【技术实现步骤摘要】
一种基于有扰无线网络化控制系统延时估计的逼近控制策略方法
本专利技术涉及无线网络化控制系统,具体涉及存在扰动的无线网络化控制系统,在控制器端设置延时特性估计器,利用控制系统接入网络后在线得到的延时数据,迭代的估计延时特性;同时设计了逼近控制器以利用逐渐精确的延时特性估计计算控制量;得到了保证闭环系统随机稳定的充分条件和控制器增益计算方法。
技术介绍
无线网络化控制系统是一种通过无线传输网络将控制系统中各节点连接起来的闭环控制系统。无线网络化控制系统通过无线网络来实现各节点间的数据传输。与传统控制系统相比,无线网络化控制系统具有应用成本低、布线简便、方便维护等优点,广泛应用在无人机、分布式系统、工厂自动化等领域中。考虑到成本问题,现实生活中的无线网络化控制系统常常不会有专有网络,接入的通信网络是与其他用户共享的网络,控制系统使用这种网络不可避免的会受到其他用户的干扰,称之为有扰无线网络化控制系统。有扰无线网络化控制系统包含了无线网传输中经常出现的问题,如延时、丢包等,这些问题会导致控制系统性能变差,甚至造成系统不稳定。通过对无线网络化控制系统的现有研究可以发现,利用更多延时和丢包的信息将有利于提升控制系统的性能。这种思想可以应用到对有扰无线网络化控制方法的研究中。在利用延时概率信息的控制方法中,低延时的概率较高,高延时的概率较小,概率分布呈现长尾特性可以提升控制系统的性能。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上述缺点,提出了延时估计逼近控制策略(EstimationBasedA ...
【技术保护点】
1.一种基于有扰无线网络化控制系统延时估计的逼近控制策略方法,含有以下步骤:/n(1)确定被控对象模型;/n步骤11.考虑被控对象模型为线性有扰离散系统:/nx(k+1)=Ax(k)+Bu(k)+Cω(k), (1-1)/n其中x∈R
【技术特征摘要】
1.一种基于有扰无线网络化控制系统延时估计的逼近控制策略方法,含有以下步骤:
(1)确定被控对象模型;
步骤11.考虑被控对象模型为线性有扰离散系统:
x(k+1)=Ax(k)+Bu(k)+Cω(k),(1-1)
其中x∈Rn是系统状态,u∈Rn为控制输入,ω(k)∈Rn为扰动,且扰动有界,即ωmax为扰动上界,A∈Rn×n,B∈Rn×m和C∈Rn×m为系统矩阵,dk、hk、τk的定义分别为传感器到控制器的延时,控制器到执行器的延时以及闭环延时。
(2)将闭环延时建模为有限Markov过程;
步骤21:闭环延时τk存在上界M,即τk∈M:={0,1,2,…M},且满足转移概率矩阵未知的Markov过程。其转移概率为:
其中πij>0,且
步骤22:无线网络组网灵活的特点,网络中的节点相较于有线网络可以更为灵活的接入和离开网络;
当节点变化时,网络的延时特性Π将发生变化,即存在数据包延时抖动(PacketDelayVariation,PDV)。由于节点加入和离开网络的频率通常不高,所以可以认为PDV具有分段Markov的特点。即τk在一段时间内保持Markov性质,但会突然跳跃到另一个Markov转移矩阵上,两个Markov转移矩阵不同;
步骤23:存在PDV的闭环延时τk满足分段Markov过程,即网络节点接入或离开网络发生在一个未知时刻,闭环延时的转移概率矩阵将在这一未知时刻发生突变,在相邻两次变化之间的转移矩阵保持不变,闭环延时依旧满足延时转移概率矩阵未知的Markov过程。
(3)延时概率估计模块的设计;
步骤31:用于估计延时概率区间的样本形式为延时对(τl,τl-1),l≤k*。
估计区间为
其中为k时刻使用传统Jeffery区间估计方法得到πij的估计区间,Ni,k为延时对(τl=q,τl-1=i),q∈M,l≤k*的数量;
步骤32:估计区间可由(3-2)得到,
其中β(h,d,e)表示满足参数为d、e的贝塔分布的h分位点,a、b为贝塔分布的初始值,通常可取0.5。Xij,k为延时对(τl=j,τl-1=i),l≤k*的数量。
步骤33:Xij,k、Ni,k对可用在线得到的延时对迭代得到。
(4)逼近控制器的设计;
设计控制器的难点在于需要基于时变的延时概率区间估计更新控制器,但控制增益无法在每一步实现更新,本发明提出了一种逼近控制器;
步骤41:在每一步时间k,逼近控制器用收到的状态集zT(k-dk)=(zT(k-dk),zT(k-dk-1),…zT(k-dk-M))满足:
zT(k-dk)z(k-dk)≤czT(ri)z(ri)c<1,(4-1)
k-dk-ri>LL≥M,(4-2)
k-dk-ri≥Q。(4-3)
其中ri为第i次控制器更新时刻,z(ri)称为相应的更新状态,...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵云波,卢帅领,梁启鹏,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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