一种无线云控制系统调度方法及系统技术方案

本发明专利技术的一种无线云控制系统调度方法及系统，包括根据实际的各个被控对象，分别建立系统模型；进行云计算平台的配置，确定模型预测控制方法的预测时域、控制器以及传感器的成功传输概率需求；调整所有传感器的发送概率；根据各个传感器的发送概率，确定发送门槛；根据是否成功收到各自的传感器数据来计算最优控制序列，并准备通过控制信道发送给各自的执行器；中心调度器选择一个控制器来接入控制信道；各个执行器根据是否成功收到控制序列来更新缓冲器内容，并从中选择控制量进行执行。本发明专利技术能够使得所有传感器的发送概率达到高效的纳什均衡点，节约传感器的发送功耗，避免控制信号在控制信道之间的碰撞，并且确保所有控制系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无线云控制系统调度方法及系统
本专利技术涉及控制
，具体涉及一种无线云控制系统调度方法及系统。
技术介绍
无线云控制系统，即传感数据和控制数据通过无线通信网络传输的控制系统，且本地控制器已转移到云中。随着“集中化”计算资源的云计算的快速发展，以及像5G这样的无线通信技术能够以超低延迟实现可靠的数据传输，近年来无线云控制系统(可能包含大量独立的控制系统)受到学术界和工业界的越来越多的关注。无线云控制系统的现有示例可以在无人机监控，水下导航等中找到，并且在不久的将来有望得到更多的应用。无线云控制系统具有其独特的功能。首先，在无线云控制系统中通常具有多个独立的控制系统；其次，这些控制系统必须竞争地使用无线通信信道来传输数据；最后，所有控制器都使用共享的云计算资源并在云端计算控制信号。这些独特的功能给无线云控制系统的设计和分析带来了独特的挑战，其中一个挑战是所有控制系统的高效信道接入调度。实际上，各个控制系统可能会贪婪地访问通信通道，因为对于每个控制系统而言，更多的数据传输通常意味着更好的控制系统性能。但是，无线信道的容量总是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线云控制系统调度方法，基于云计算平台，其特征在于：包括以下步骤：/nS100、根据实际的各个被控对象，分别建立系统模型；/nS200、依据上述建立的系统模型进行云计算平台的配置，得到相应各个模型预测控制器以及中心调度器；/nS300、根据被控对象的系统模型，确定模型预测控制方法的预测时域、控制器以及传感器的成功传输概率需求；/nS400、根据各个传感器设置的成功传输概率需求，以及当前时刻传感器发送成功的概率，调整所有传感器的发送概率；/nS500、根据各个传感器的发送概率，确定发送门槛；各个传感器收到当前信道增益高于各自的门槛时，则向控制器发送数据；/nS600、各个控制器根据是否成...

【技术特征摘要】
1.一种无线云控制系统调度方法，基于云计算平台，其特征在于：包括以下步骤：
S100、根据实际的各个被控对象，分别建立系统模型；
S200、依据上述建立的系统模型进行云计算平台的配置，得到相应各个模型预测控制器以及中心调度器；
S300、根据被控对象的系统模型，确定模型预测控制方法的预测时域、控制器以及传感器的成功传输概率需求；
S400、根据各个传感器设置的成功传输概率需求，以及当前时刻传感器发送成功的概率，调整所有传感器的发送概率；
S500、根据各个传感器的发送概率，确定发送门槛；各个传感器收到当前信道增益高于各自的门槛时，则向控制器发送数据；
S600、各个控制器根据是否成功收到各自的传感器数据来计算最优控制序列，并准备通过控制信道发送给各自的执行器；
S700、中心调度器依据S200中确定的控制器的成功传输概率需求来选择一个控制器来接入控制信道；
S800、各个执行器根据是否成功收到控制序列来更新缓冲器内容，并从中选择控制量进行执行。


2.根据权利要求1所述的无线云控制系统调度方法，其特征在于：所述S100根据实际的各个被控对象，分别建立系统模型；
具体包括：
设为n个被控对象分别建立如下的非线性系统：
xi(k+1)＝fi(xi(k)，ui(k)，wi(k))，i＝1，...，n(1)
其中：k是系统运行时刻，k≥0；为k时刻的状态向量；为输入向量；为外界干扰向量；为有界闭集且包含原点；fi是一个连续函数；wi(k)是独立同分布的随机变量且满足


3.根据权利要求2所述的无线云控制系统调度方法，其特征在于：所述S200依据上述建立的系统模型进行云计算平台的配置，得到相应各个模型预测控制器以及中心调度器；
其中，所述模型预测控制器配置过程具体包括：
首先，针对每个系统i(i＝1，...，n)分别设置状态估计器



其中为系统i在k时刻的估计状态，ui(k-1)表示系统i在k-1时刻的真实输入；
其次，设置模型预测控制器，具体为如下约束最优控制：












其中，ui(k)＝{ui，0(k)，...，ui，N-1(k)}为优化问题的决策变量，为系统i在k时刻的估计状态，Li(x，u)和Fi(x)分别为正定的阶段代价和终端代价；
通过优化问题求解软件得到最优解为Ni为预测时域；
最后设计缓冲器，用以保存传输成功的控制序列，并提供真实的控制输入，具体过程如下：






其中bi(k)为系统i在k时刻的缓冲器内容，dc，i(k)为二值变量，1表示系统i的控制序列传输成功而0表示传输失败；





4.根据权利要求3所述的无线云控制系统调度方法，其特征在于：所述S200依据上述建立的系统模型进行云计算平台的配置，得到相应各个模型预测控制器以及中心调度器；
其中，中心调度器依据如下概率随机地选取一个控制器接入控制信道：



其中pci为中心调度器i的被选择概率，为待设计的传感器i的成功传输概率需求。


5.根据权利要求4所述的无线云控制系统调度方法，其特征在于：所述S300根据被控对象的系统模型，确定模型预测控制方法的预测时域、控制器以及传感器的成功传输概率需求；
具体包括：
若确定每个传感器的成功传输概率需求每个控制器的成功传输概率...

【专利技术属性】
技术研发人员：康宇，李鹏飞，王涛，赵云波，陈绍冯，吕文君，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34