状态依赖马尔可夫信道下网络化控制系统的传输功率与控制器协同设计
系统与控制
2020-12-01 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
本文考虑工业网络化控制系统的协同设计问题，以确保此类系统的稳定性与效率特性。由于工业环境中的无线通信不仅受阴影衰落影响，且与其周围环境随机相关，保障此类特性尤为困难。为应对这些挑战，本文首先引入一种新颖的状态依赖马尔可夫信道（SD-MC）模型，通过将所提模型的转移概率定义为其环境状态与传输功率的函数，显式刻画工业无线通信系统的状态依赖特征。在该信道模型下，给出了最大允许传输间隔（MATI）的充分条件，以确保具有状态依赖衰落信道的连续非线性控制系统在期望意义下渐近稳定及几乎必然渐近稳定的性质。基于这些条件，协同设计问题随后被表述为约束多项式优化问题（CPOP），对于两状态状态依赖马尔可夫信道情形，可利用半定规划方法高效求解。此类 CPOP 的解表示在无限时间域内优化平均期望联合代价同时仍满足稳定性约束的最优控制与功率策略。对于一般 SD-MC 模型，本文进一步表明可从所考虑 CPOP 的线性规划公式获得次优解。仿真结果给出了所提协同设计方案的有效性说明。
引用
@article{arxiv.2011.13980,
title = {Co-design of Optimal Transmission Power and Controller for Networked Control Systems Under State-dependent Markovian Channels},
author = {Bin Hu and Tua A. Tamba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.13980},
year = {2020}
}