本文選題：分布式系統(tǒng) + 通信約束　； 參考：《上海大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化與自動(dòng)化技術(shù)的蓬勃發(fā)展和交匯融合,許多分布式系統(tǒng)擴(kuò)展出更為強(qiáng)大和靈活的功能。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,組成單元間需要通過網(wǎng)絡(luò)通信交互信息協(xié)同合作。然而,數(shù)據(jù)在經(jīng)輸送能力有限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)交互過程中,可能會出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量大、鏈路擁塞、多源噪聲干擾等現(xiàn)象,從而影響控制效果甚至威脅系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)有效控制,本文首先針對網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)節(jié),研究可應(yīng)用于路由節(jié)點(diǎn)的擁塞控制方法和傳感節(jié)點(diǎn)的事件觸發(fā)策略,保證通信鏈路通暢、降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量,以提高通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。考慮到通信網(wǎng)絡(luò)中的不確定性因素難以避免,本文進(jìn)一步考慮數(shù)據(jù)傳輸時(shí)變時(shí)滯、數(shù)據(jù)包隨機(jī)丟失、通信拓?fù)鋭?dòng)態(tài)切換等因素,研究具有容忍通信約束能力的分布式一致性控制策略,以期在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件下提高控制效果。主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新工作如下：(1)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)路由擁塞控制策略往往存在計(jì)算量大、魯棒性差等缺點(diǎn),在充分考慮狀態(tài)不可測、鏈路受干擾、節(jié)點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷重等因素的情況下,首先提…具有魯棒性的觀測器設(shè)計(jì)方法,以估計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。然后,設(shè)計(jì)具有低計(jì)算負(fù)荷的路由節(jié)點(diǎn)緩沖隊(duì)列控制策略,從維持節(jié)點(diǎn)隊(duì)列穩(wěn)定的角度保障通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸通暢。(2)分布式系統(tǒng)中通常通過分散布置的傳感節(jié)點(diǎn)獲取信息,但其中冗余數(shù)據(jù)會加劇通信和控制計(jì)算壓力。為降低數(shù)據(jù)發(fā)送量以緩解通信鏈路數(shù)據(jù)傳輸量,首先采用具有二次型的事件觸發(fā)策略以剔除冗余數(shù)據(jù),然后面向由同構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的分布式系統(tǒng)一致性目標(biāo),考慮通信時(shí)變延時(shí)和隨機(jī)拓?fù)淝袚Q因素,提出基于事件觸發(fā)的分布式協(xié)同控制策略；進(jìn)而以異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成的分布式系統(tǒng)一致性為目標(biāo),創(chuàng)新提出指數(shù)型事件觸發(fā)器的分布式補(bǔ)償控制策略,可通過設(shè)定觸發(fā)器參數(shù)以避免控制器短時(shí)頻繁動(dòng)作,最終保證系統(tǒng)軌跡收斂于要求穩(wěn)定域。(3)分布式系統(tǒng)狀態(tài)在通過儀表量測和網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸?shù)倪^程中,容易受到來自量測和網(wǎng)絡(luò)方面的多源、復(fù)雜干擾影響,同時(shí)可能會出現(xiàn)傳輸時(shí)變延時(shí)和拓?fù)潆S機(jī)切換現(xiàn)象,導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)位甚至錯(cuò)誤,從而降低系統(tǒng)控制性能。為實(shí)現(xiàn)上述多通信不確定性影響下分布式系統(tǒng)一致性目標(biāo),首先設(shè)計(jì)點(diǎn)對鄰域抗噪H指標(biāo),以提高系統(tǒng)抗多源復(fù)合噪聲能力；進(jìn)而設(shè)計(jì)具有容忍通信不確定性因素能力的分布式協(xié)同控制策略,所得的穩(wěn)定性條件不需要額外的補(bǔ)充條件,從而降低控制器求解約束條件,同時(shí)保證系統(tǒng)均方一致性。(4)實(shí)際中的許多大規(guī)模分布式系統(tǒng)組成節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、節(jié)點(diǎn)問存在本質(zhì)的耦合關(guān)聯(lián),而現(xiàn)有一致性策略較少考慮控制器負(fù)荷,缺乏考慮節(jié)點(diǎn)趨同目標(biāo)的差異性和利用系統(tǒng)本身的自治能力。因此,首先為篩選系統(tǒng)關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn),提出控制關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)選擇依據(jù)；同時(shí)為降低控制器負(fù)荷,提出基于事件觸發(fā)的控制命令更新策略；進(jìn)而考慮鏈路噪聲和通信拓?fù)鋭?dòng)態(tài)切換因素,提出容忍通信不確定性因素的一致性牽制控制策略,通過控制少量節(jié)點(diǎn)、發(fā)布少量控制命令,充分利用節(jié)點(diǎn)自治能力保證系統(tǒng)群組一致性。
[Abstract]:With the networking, the rapid development and convergence of information and automation technology, many distributed systems have extended more powerful and flexible functions. In order to ensure the stable operation of the system, the intercommunication information of network communication is required to cooperate with each other. However, data can be used in the interaction process of a network link with limited transport capacity. In order to realize the effective control of the distributed system, this paper first studies the congestion control method which can be applied to the routing nodes and the event trigger strategy of the sensor nodes in order to achieve the effective control of the distributed system. In order to ensure the smooth communication link, reduce the network data transmission and improve the quality of communication network data transmission, considering the uncertainty in the communication network, this paper further considers the time delay of data transmission, the random loss of data packets, the dynamic switching of communication topology and so on. The main research content and innovation work are as follows: (1) existing network routing congestion control strategies often have shortcomings such as large computation, poor robustness, and so on, considering factors such as unmeasurable state, link interference and load weight of nodes. Under the circumstances, first of all... A robust observer design method is used to estimate the running state of the system. Then, a routing node buffer queue control strategy with low computing load is designed to ensure the smooth data transmission of the communication link from the point of maintaining the stability of the node queue. (2) the distributed system usually passes the distributed sensing nodes to obtain information, but among them Redundant data can aggravate communication and control computing pressure. In order to reduce the amount of data transmission to alleviate the communication link data transmission, first of all, the two type event trigger strategy is used to eliminate redundant data, and then the distributed system conformance target is composed of isomorphic nodes, and the time delay and random topology switching factors are considered. The distributed cooperative control strategy based on event triggering is proposed. Then the distributed compensation control strategy of exponential event trigger is put forward with the goal of distributed system consistency composed of heterogeneous nodes. It can avoid the short and frequent motion of the controller by setting the trigger parameters, and ultimately ensure that the system trajectory converges to the required stability. (3) in the process of measurement and network information transmission, the state of distributed system is easily affected by multi source and complex interference from measurement and network. At the same time, time delay and topology random switching may occur, resulting in the misplacement and even error of the key data, thus reducing the performance of the system. In order to achieve the conformance target of the distributed system under the influence of the above multi communication uncertainty, the neighborhood anti noise H index is designed to improve the system's ability to resist multi source compound noise, and then the distributed cooperative control strategy with the ability to tolerate the uncertainty of communication is designed. In order to reduce the constraints of the controller to solve the constraints, and ensure the uniformity of the system. (4) many large-scale distributed systems in reality make up the number of nodes, and the nodes ask the essential coupling Association, while the existing consistency strategies less consider the controller load, lack the difference in considering the node convergence target and use the system itself. Therefore, in order to screen the key control nodes of the system, the selection basis of control key nodes is proposed. At the same time, a control command updating strategy based on event triggering is proposed to reduce the load of the controller, and then the link noise and the dynamic switching factors of the communication topology are considered, and the consistency control of the uncertain factors of tolerance communication is proposed. By controlling a small number of nodes, a small number of control commands are issued to make full use of node autonomy to ensure system group consistency.
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273

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本文編號：1998022