WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置，方法包括：采集WSANs所控制的平台的状态信息，以供控制器根据状态信息和WSANs的通信时延生成控制策略，WSANs中的执行器根据控制策略控制平台，并建立多条传输路径；获取状态信息和控制策略之间的关联关系，并获取以任一条传输路径进行传输的过程中WSANs的功耗，根据WSANs的功耗构建目标函数；根据关联关系和目标函数，获取WSANs的最优控制策略，并计算在最优控制策略下以各条传输路径进行传输的过程中WSANs的功耗，将状态信息和最优控制策略按最小功耗对应的传输路径进行传输。本发明专利技术提高了WSANs的稳定性，延长了WSANs的寿命。

Joint optimization method and device for control strategy and power consumption of WSANs

【技术实现步骤摘要】
WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置
本专利技术属于网络控制
，尤其涉及一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法及装置。
技术介绍
无线传感器执行器网络(WirelessSensorandActuatorNetworks，WSANs)是一种网络控制技术，可以有效提高控制系统的稳定性，降低网络功耗，延长网络寿命。WSANs由空间分布的传感器、执行器和控制器组成，通过共享网络传输构成实时闭环反馈控制。传感器采集被控平台信息，通过共享的传感器网络将被控平台信息传输到控制器，以供控制器根据被控平台信息计算控制策略，促使控制平台达到理想的状态。WSANs的拓扑结构灵活，容易扩展，但是传感器节点一般都是采用电池供电，能量有限，部分节点死亡将导致传感器网络连通性降低，使得系统不稳定。同时，受限于网络带宽，数据传输的过程中不可避免地产生网络时延、丢包等问题，导致通信不可靠。目前，WSANs仍然是控制和通信领域的研究热点。在现有的方法中，大多数方法虽然在控制策略的设计中体现了控制器对平台通信的优势，对通信带来的限制因素，如时延丢包等，也考虑入内，但是仅考虑通信时延对控制策略的影响，导致使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，包括：基于WSANs中的传感器采集所述WSANs所控制的平台的状态信息，以供所述WSANs中的控制器根据所述状态信息和所述WSANs的通信时延生成控制策略，所述WSANs中的执行器根据所述控制策略控制所述平台，并以采集所述状态信息的传感器为起点建立多条传输路径；其中，每条所述传输路径包括所述状态信息传输到所述控制器的路径和所述控制策略传输到所述执行器的路径；获取所述状态信息和所述控制策略之间的关联关系，并获取以任一条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，根据所述WSANs的功耗构建目标函数；根据所述关联关系和所述目标函数，获...

【技术特征摘要】
1.一种WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，包括：基于WSANs中的传感器采集所述WSANs所控制的平台的状态信息，以供所述WSANs中的控制器根据所述状态信息和所述WSANs的通信时延生成控制策略，所述WSANs中的执行器根据所述控制策略控制所述平台，并以采集所述状态信息的传感器为起点建立多条传输路径；其中，每条所述传输路径包括所述状态信息传输到所述控制器的路径和所述控制策略传输到所述执行器的路径；获取所述状态信息和所述控制策略之间的关联关系，并获取以任一条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，根据所述WSANs的功耗构建目标函数；根据所述关联关系和所述目标函数，获取所述WSANs的最优控制策略，并计算在所述最优控制策略下以各条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗，将所述状态信息和所述最优控制策略按最小所述功耗对应的传输路径进行传输。2.根据权利要求1所述的WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，所述状态信息和所述控制策略之间的关联关系为：xk+1＝Akxk+Bk1ul,k+Bk2ul,k-1；其中，xk+1表示第k+1个采样时刻点所述传感器采集的状态信息，xk表示第k个采样时刻点所述传感器采集的状态信息，ul,k表示所述控制器根据第l条传输路径传输的第k个采样时刻点的控制策略，ul,k-1表示所述控制器根据第l条传输路径传输的第k-1个采样时刻点的控制策略，Ak、Bk1和Bk2为系数。3.根据权利要求1所述的WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，以任一条所述传输路径进行传输的过程中所述WSANs的功耗包括以该条所述传输路径进行传输的过程中所述传感器的功耗和以该条所述传输路径进行传输的过程中所述平台的功耗。4.根据权利要求3所述的WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，以该条所述传输路径进行传输的过程中所述传感器的功耗包括所述状态信息以该条传输路径从采集所述状态信息的传感器传递到所述控制器的过程中所述传感器的功耗，以及所述控制策略以该条传输路径从生成所述控制策略的控制器传输到所述执行器的过程中所述传感器的功耗。5.根据权利要求4所述的WSANs控制策略和功耗联合优化方法，其特征在于，所述状态信息以该条传输路径从采集所述状态信息的传感器传递到所述控制器的过程中所述传感器的功耗通过以下公式获取：其中，表示所述状态信息以第l传输路径从采集所述状态信息的传感器传递到所述控制器的过程中所述传感器的功耗，xk表示第k个采样时刻点所述传感器采集的状态信息，表示所述第l条传输路径中采集所述状态信息的传感器和所述控制器之间的传感器数量，表示从第i个传感器节点到第i+1个传感器节点之间的距离，λ和εd为常数；所述控制策略以该条传输路径从生成所述控制策略的控制器传输到所述执行器的过程中所述传感器的功耗通过以下公式获取：其中，表示所述控制策略以所述第l条传输路径从生成所述控制策略的控制器传输到所述执行器的过程中所述传感器的功耗，ul,k表...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朱伟，郭月慧，高宇，方超，孙阳，杨睿哲，李萌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11