量化控制系統(tǒng)的編碼方案設計與穩(wěn)定性分析.pdf

1、在通信約束的條件下,考慮系統(tǒng)的控制性能與通信性能之間的相互作用對于系統(tǒng)分析與綜合是很重要的。在有限碼率信道中傳輸信息需要對信號進行量化,編碼和解碼,而編碼方案正如控制回路中其它部件一樣,對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要影響。本文主要在量化控制系統(tǒng)的編碼方案設計與穩(wěn)定性分析方面展開研究。論文由兩大部分組成:第一部分(第二至五章)針對由單傳感器,單信道等所組成的量化控制系統(tǒng),提出基于球極座標的編碼方案,并將其應用于幾種單信道量化控制系統(tǒng),保證單信道量化

2、控制系統(tǒng)穩(wěn)定;第二部分(第六,七章)針對多個傳感器,多信道等所組成的量化控制系統(tǒng),提出基于界限函數(shù)的編碼方案,并將其應用于幾種多信道量化控制系統(tǒng),保證多信道量化控制系統(tǒng)收斂。
　　針對單信道量化控制系統(tǒng),第二章提出基于球極座標的編碼方案。已有的文獻是在笛卡爾坐標下對系統(tǒng)的信息進行編碼。與之不同的是,我們提出的編碼方案是基于球極坐標系。這種編碼方案的一個優(yōu)點是可以建立量化數(shù)據(jù)與量化誤差的確定關系。這個確定關系是通常的均勻量化方法所不

3、具備的,它便于系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。另一個優(yōu)點是編碼方案只需要有限且固定的信道碼率,而這一點是對數(shù)量化方法所不具備的。此外這種編碼方案在編解碼時不需要系統(tǒng)控制輸入的信息和系統(tǒng)狀態(tài)的過去信息,只需要系統(tǒng)的當前狀態(tài)信息,適合實際應用。
　　第三章考慮反饋回路存在無噪聲信道的線性離散時不變系統(tǒng)。應用球極座標編碼方案給出系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的充分條件,該條件反映了系統(tǒng)控制性能與通信性能之間的折衷關系,并給出編/解碼器和控制器設計的具體步驟。在第三章基礎

4、上，第四章,第五章分別考慮反饋回路存在擦除信道的線性離散時不變系統(tǒng)和具有網(wǎng)絡延時的線性連續(xù)時不變系統(tǒng)。應用球極座標編碼方案分別給出保證系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的充分條件。利用這些條件,可以從整體上考慮系統(tǒng)的控制性能與通信性能。
　　針對多信道量化控制系統(tǒng),第六章提出基于界限函數(shù)的編碼方案。這種編碼方案在編解碼時,只需要系統(tǒng)的當前狀態(tài)信息或輸出信息,所使用的碼率是有限的并且是固定的,并建立了界限函數(shù)與量化誤差之間的確定關系。然后利用這種編碼方案

5、研究具有多傳感器單控制器的多信道線性離散時不變系統(tǒng)的收斂性。分別給出系統(tǒng)在可靠信道條件下收斂性和在擦除信道條件下幾乎處處收斂性的充分條件,并給出編解碼器設計和控制器設計的具體步驟。這些充分條件體現(xiàn)了系統(tǒng)的控制性能與通信性能之間的折衷。
　　第七章考慮多智能體系統(tǒng)的一致控制問題。采用界限函數(shù)編碼方案保證所有智能體的狀態(tài)分別在下面四種情況下收斂到相同的數(shù)值:1)具有固定拓撲的上行信道,2)具有時變拓撲的上行信道,3)具有固定拓撲的下行