基于分布式无线网络的网络控制系统最优线性控制方法

摘要

本发明公开一种基于分布式无线网络的网络控制系统最优线性控制方法，针对分布式无线网络长网络时延和连续丢包特性，分析了无线网络时延丢包对网络控制系统的影响。采用二次代价函数作为系统效用函数，利用由后向前迭代方法，得到了无线网络控制最优线性闭环状态反馈控制策略，其为平台当前状态及过去控制信号的一个线性函数，同时提出了控制节点网络位置优化设计方案。该发明利用无线网络的分布式特点，可以灵活方便地选择网络中的某个节点作为控制器，通过选择适当的网络传输路径，可以有效提高无线网络控制系统的系统稳定性，并且降低系统损耗。

主权项

一种基于分布式无线网络的网络控制系统最优线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设计分布式无线网络控制系统分布式无线网络控制系统包括平台、传感器、执行器及分布式多跳无线网络，所述分布式多跳无线网络中的网络节点、传感器，或者执行器选择其中某个节点作为控制器，控制器通过无线网络传输与平台组成一个闭环控制系统；步骤2、无线网络时延丢包特性对系统影响分析，包括以下步骤：步骤2.1、基于相邻节点之间的网络时延特性，分析传感器到控制器、控制器到执行器及整个传输链路的长时延特性对系统的影响；步骤2.2、基于相邻节点之间的网络丢包特性，分析传感器到控制器、控制器到执行器及整个传输链路的网络连续丢包特性对系统的影响；步骤3、建立无线网络控制系统最优化问题根据分布式无线网络控制系统的网络时延丢包特性及其对网络控制状态方程的影响，建立相应的网络控制最优化问题，包括网络控制最优化问题等价转换；步骤4：采用递归方法求解最优线性控制策略，包括以下步骤：步骤4.1、利用等价转换后的最优化控制问题，采用从后向前迭代方法求解线性控制方法系数，并证明其符合贝尔曼准则，从而利用迭代方法得到最优控制策略系数；步骤4.2、利用最优控制策略系数，根据每一时刻得到的平台状态信息，实时产生最优控制信号的最优线性控制策略；步骤5、设计控制节点网络最优位置基于所述最优线性控制策略，将控制节点网络最优位置选择应在传感器位置上。