网络通信与结构约束下的分布式控制与优化方法研究

本项目针对大系统结构的复杂性和网络通信的不可靠性，重点研究无线网络传输过程的数学建模和大系统的分布式鲁棒控制与优化方法设计问题。一方面，依托实验室已完成搭建的"多液位水箱无线网络控制实验系统"平台的优势，通过考察无线网络传输的实际运行规律，在通信试验、数据归纳和机理分析的基础上，建立契合实际无线网络环境特点的数学模型；另一方面，结合大系统、网络控制系统、鲁棒控制以及现代优化理论的已有成果，引入系统结构约束的影响，开展网络不确定性影响下的大系统分布式协同控制策略与优化方法研究。寻求能够提高系统全局性能、加快计算速度，同时兼顾网络通信负载限制和结构约束的分布式鲁棒控制策略与优化算法。

本项目结合网络控制系统和鲁棒控制理论，对存在数据丢包、带宽限制、多包多跳传输等网络不确定因素影响的无线、分布式网络控制系统的数学建模问题、鲁棒协同控制与调度优化问题进行了研究。这些研究目前取得了一些重要成果。. 首先，在建模方面：提出了契合实际网络通信机理和分布式结构特点的数学模型，包括：切换系统模型、带宽受限的单/多包传输调度模型、分布式对象的分布式最优控制模型、多包多跳网络的分布式节点调度模型等。在无线网络系统的机理建模方面，也进行了十分有益的探索。基于对ZigBee网络的CSMA-CA算法的理论分析和大量的测试实验结果，提出了CSMA-CA网络协议下具有网络诱导时延和数据丢包的单、双边无线通信的网络控制系统模型。. 其次，在控制系统设计与分析算法方面：根据不同的网络环境和控制结构约束要求，提出了算法简单、性能优良的网络化鲁棒控制策略与优化方法，例如H2/H∞分布式鲁棒模型预测控制(DRMPC)方法、基于动态轮叫调度传输的网络化系统稳定性分析方法、基于随机采样的输出反馈控制方法、分布式模型预测控制方法，以及针对离散时间无线网络系统的H∞滤波方法等。. 本项目发表学术论文10篇，期中SCI收录6篇，EI收录 篇。