学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于博弈论的网络控制系统的调度策略研究

作　者: 张海艳
导　师: 陈其工
学　校: 安徽工程大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 网络控制系统调度带宽受限非合作博弈 Nash均衡
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

网络控制系统(Networked Control System, NCS)是以网络为信息传输媒介的分布式控制系统,是控制领域发展的必然趋势。由于受硬件和技术的制约,网络的带宽资源和承载能力均有限,多个控制回路共享同一通信网络时,系统不可避免的存在时延、丢包等问题,从而导致系统的动态性能下降甚至不稳定。由于网络控制系统集网络和控制于一体,因此其性能不仅由所采用的控制算法决定,同时还取决于对有限网络资源的合理调度。本文主要研究网络控制系统的调度方法,以期最大化网络资源利用率的同时,提高NCS的整体性能。文中首先概述了NCS的研究背景、基本结构、应用及其存在的基本问题,接着介绍了NCS调度的基本概念,引出调度中需要解决的问题。为了提高NCS控制性能的同时能够有效地利用有限的网络资源,文章提出一种二维带宽和优先级的混合调度策略,该策略可对优先级和带宽进行协同调度,并将任务的执行次序通过任务的一级优先级和任务的二级优先级决定,同时在二维优先级调度机制中进一步引入二维带宽控制策略,以根据用户需求实时动态调整网络带宽,从而改善网络环境,克服现有调度策略的不足。考虑到网络控制系统中各控制回路之间对网络资源的争用是一个博弈过程,因此本文利用博弈论中的非合作博弈理论来初步探讨NCS的网络资源分配问题。在本文中,针对带宽资源受限的网络控制系统,建立了一种带宽调度的非合作博弈模型,以期利用成熟的经济学理论来优化网络带宽调度。此外,在保证系统高网络资源利用率的基础上,本文还提出了一种易于实现的优先级反馈调度策略,通过根据控制回路的控制性能的好坏在线调整传感器节点的优先级,使得系统的整体控制品质得到了较大的改善。最后,利用TrueTime1.5仿真工具箱,联合Matlab/Simulik仿真环境搭建仿真模型进行仿真实验。仿真分析验证了所提方法的有效性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-22
  1.1 引言  12-13
  1.2 网络控制系统的基本问题  13-15
  1.3 研究网络控制系统调度的背景及意义  15-16
  1.4 网络控制系统的调度问题和基本概念  16-18
    1.4.1 网络控制系统的调度问题  16-17
    1.4.2 网络调度问题的基本概念  17-18
  1.5 网络控制系统中调度研究现状  18-20
  1.6 本文的研究内容及安排  20-22
第2章研究基础  22-27
  2.1 博弈论简介  22-24
    2.1.1 博弈概念  22-23
    2.1.2 非合作博弈模型  23-24
  2.2 网络控制系统仿真实验平台简介  24-27
第3章网络控制系统的二维带宽和优先级调度策略  27-35
  3.1 引言  27
  3.2 体系结构  27-29
  3.3 二维调度策略的实现和分析  29-31
    3.3.1 RM调度和EDF调度  29
    3.3.2 二维优先级算法描述  29-30
    3.3.3 二维带宽资源分配  30-31
  3.4 可调度性和性能分析  31-32
    3.4.1 可调度性分析  31-32
    3.4.2 性能分析  32
  3.5 实验仿真与结果分析  32-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章基于非合作博弈的带宽受限NCS的调度研究  35-48
  4.1 引言  35-36
  4.2 系统结构  36-38
  4.3 带宽受限NCS带宽调度的非合作博弈模型  38-39
  4.4 调度策略中的Nash均衡及求解方法  39-42
    4.4.1 Nash均衡的描述及存在性分析  39-40
    4.4.2 基于免疫粒子群算法的Nash均衡求解  40-42
  4.5 优先级调度  42-43
  4.6 仿真实验结果与分析  43-46
  4.7 本章小结  46-48
第5章总结与展望  48-50
  5.1 本文总结  48-49
  5.2 研究展望  49-50
参考文献  50-53
攻读学位期间发表的学术论文目录  53-54
致谢  54

基于博弈论的网络控制系统的调度策略研究

内容摘要

全文目录

相似论文