大规模自组织网络的分布式控制、服务与安全研究

基本信息
批准号:61273026
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:张皓
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯刚,韩云,刘成菊,孙妍,王悦,王廷旗
关键词:
信息有限混杂系统理论分布式控制自组织网络
结项摘要

Some key scientific issues of network control system (NCSs) have been investigated and solved of the project Youth National Science Foundation of China under Grant No. 60904015. Supported by this project, a series of achievements have been made on basic theories, industrial and practical application, etc as follows: 30 high quality papers have been published, of which 25 papers have been indexed by SCI / EI and 3 Regular papers have been published as the first and corresponding author on the well-known influential journals such as IEEE Transactions on Fuzzy systems, IEEE Transactions on Signal Processing, etc.; 2 English book chapters have been published; 1 U.S. invention patent has been applied and 2 Chinese invention patents have been approved; 3 software copyrights have been granted; First prize of the Shanghai Science and Technology Progress Award has been won; I was selected for “Chen Guang” Talents Program supported by Shanghai Municipal Education Commission and Shanghai Education Development Foundation. Furthermore, novel quantized feedback models and quantitative analysis method of control performance for networked control systems with limited information have been proposed; A testing system and evaluation standard for control network have been developed combined with the practical industry control network; A control network performance testing center has been founded and it has been certificated by international testing organization; The operating modes of large-scale self-organizing network change dynamically by sharing wireless channels, open network architecture and distributed control method, etc. It is determined by these characteristics of large-scale self-organizing network that it can only provided a poor safety performance and highly vulnerable being attacked. Therefore, it is an urgent requirement currently to study new models, theories and methods to solve the problems of large-scale self-organizing network. To this end, this project is mainly targeted to investigate in the following aspects: i) Some novel large-scale self-organizing network models with switching topology will be constructed; ii) The influences on network dynamic behaviors and performance of channel capacity, quantization algorithms will be analyzed; iii) Distributed control and distributed filtering problem of large-scale self- organizing network will be investigated; iv) The security architecture and security technologies which are suitable for the lage-scale self-organizing network will be developed. This project has a very important place in accelerating the development of next-generation communications networks and control technology, promoting the study of information theory, and expediting the original innovation of the network technologies.

青年基金项目研究了网络控制系统的多项关键科学问题,在基础理论、工业实际应用等方面取得了一系列成果。发表论文30余篇,SCI,EI收录25篇,以第一作者在IEEE Trans. 汇刊上发表长文3篇;出版英文专著章节2部;申请美国专利1项,中国专利2项,获软件著作权3项;获上海市科技进步一等奖,入选上海市晨光人才计划。提出了信息有限网络控制系统量化模型和控制性能的定量分析方法;结合工业控制网络提出了控制网络的测试体系和评估标准,建立了控制网络性能测试中心,已获国际测试认证。大规模自组织网络采用共享无线信道、开放网络结构、分布式控制等技术,业务模式动态改变。这些特征决定了它只能提供较差的安全性能。本申请项目拟建立拓扑切换的大规模自组织网络模型;分析信道容量、量化算法等对网络动力学行为和性能的影响;研究大规模自组织网络分布式控制、滤波方法;开发适用于大规模自组织网络的安全体系结构和技术。

项目摘要

本项目研究了大规模自组织网络系统的多项关键科学问题,在基础理论、工业实际应用等方面取得了一系列成果。发表论文53篇,SCI、EI收录51篇,在IEEE Trans. 汇刊上发表长文4篇;申请美国中国专利2项;获上海市科技进步一等奖,入选上海浦江人才计划。本项目结合事件触发机制,对分布式控制和滤波网络系统的分析和设计问题展开研究,并将研究成果应用到汽车悬架系统分析中。项目建立了基于输出信息的分布式事件触发H无穷控制和滤波模型,使其对系统中可能存在的外部未知有界噪声、高斯噪声和通信信道白噪声等扰动具有较强的鲁棒性,达到很好的控制和滤波效果。分布式事件触发信息传递机制的使用可以有效减少网络通信量,降低通信负载。最后对研究成果进行仿真验证。项目主要成果包括:.(1)设计了基于分布式事件触发的网络模型,解决了一类具有传感器、执行器、控制器和滤波器异地分布特性的滤波及控制系统的设计问题。同时,提出一种分布式事件触发机制,实现节点间的异步信息传输。分布式事件触发机制减少了网络通信量,降低了通信信道堵塞的可能性,更适用于大规模滤波和网络控制系统。(2)解决了一类双边事件触发机制的设计问题。与普遍的单边事件触发机制相比,双边事件触发机制更符合通信网络系统的实际情况,进一步减少了网络中的数据通信量,降低网络通信负载。(3)解决了一类具有系统外部扰动、传感器测量误差和信道噪声的分布式滤波网络设计问题。考虑未知有界噪声模型对描述系统外部扰动和传感器测量误差的有效性、均方可积随机白噪声模型对描述滤波器间通信信道噪声信号的有效性,给出分布式滤波和控制系统的设计算法。(4)实现理论研究成果在汽车悬架系统中的应用。设计的分布式滤波网络可用于对汽车的实时姿态信息进行远程滤波,每个滤波器通过综合分析局部邻居信息和对象的输出信息对汽车的状态进行估计。与集中式相比,这种分布式模型提高了系统对滤波器和传感器失效的容忍度。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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