کنترل توزیع شده سوپروایزری در سیستم های ابعاد وسیع تحت شبکه
چکیده
یکی از مهم ترین چالش ها در زمینه کنترل سیستم های ابعاد وسیع، بررسی عملکرد و تعیین انرژی مصرفی سیستم است. این انرژی مصرفی، به صورت یک تابع هزینه سوپروایزری برای کل سیستم تعریف می شود. اما از آنجا که روش مناسب برای کنترل سیستم های ابعاد وسیع استفاده از کنترل و یا محاسبات توزیع شده است این تابع هزینه نیز باید به صورت توزیع شده مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین با توجه به محاسبات توزیع شده و این نکته که همواره نامعینی هایی در سیستم وجود دارد، بررسی عملکرد و محاسبه انرژی مصرفی سیستم به صورت دقیق ممکن نیست. پس یافتن کران بالای مناسبی به صورت یک هزینه تضمین شده از اهمیت بسیاری برخوردار است. به وسیله این کران بالا می توان تضمین کرد که کاهش عملکرد ناشی از نامعینی های سیستم، همواره از مقدار معینی بیشتر نخواهد بود. امروزه، ساختار کنترل توزیع شده به خاطر مزایای فراوان برای تبادل اطلاعات، با شبکه های مخابراتی ترکیب شده است. استفاده از شبکه غیر ایده آل، چالش جدیدی را برای تضمین پایداری و میزان انرژی مصرفی در سیستم به وجود می آورد. در این پایان نامه، به مدلسازی، تحلیل پایداری، بررسی عملکرد و طراحی کنترل کننده توزیع شده در حضور رفتار های ناشی از شبکه غیر ایده آل برای سیستم های کنترل تحت شبکه می پردازیم. به منظور افزایش دقت مدلسازی با استفاده از زنجیره مارکوف و سیستم های خطی دارای پرش مدلسازی جدیدی برای سیستم های تحت شبکه ارائه می دهیم. به وسیله توابع لیاپانوف-کراسوفسکی مناسبی، شروط کافی پایداری مجانبی را به دو صورت مستقل از تأخیر و وابسته به آن بررسی می کنیم. این شروط کافی، بر مبنای نامساوی های ماتریسی خطی می باشند و طراح را قادر می سازند تا به راحتی و با به کارگیری حل کننده های عددی پایداری سیستم را بررسی کند. برای بررسی عملکرد سیستم یک تابع هزینه به صورت سوپروایزری برای کل سیستم ابعاد وسیع تعریف می شود. این تابع هزینه در هر زیر سیستم نیز با در نظر گرفتن آثار زیر سیستم های همسایه معرفی می شود و کنترل کننده طوری طراحی می شود تا علاوه بر پایداری سیستم حلقه بسته، کران تابع هزینه سوپروایزری را کمینه کند. در نهایت، قضایایی جهت طراحی کنترل کننده فیدبک حالت پایدارساز به منظور به دست آوردن کمینه کران تابع هزینه سوپروایزری پیشنهاد می شود. بیشترین مقدار مجاز تأخیر و گم شدن پشت سر هم بسته ها را نیز در هر زیر سیستم بدست می آوریم. همچنین، یک ساختار کنترل جدول بهره بر اساس کیفیت انتقال اطلاعات توسط شبکه ارائه می دهیم. برای بررسی عملکرد در این مدل، تابع h_? را برای کل سیستم تعریف می کنیم و کنترل کننده h_? را با به کارگیری حل کننده های عددی برای حل نامساوی ماتریسی خطی به دست آمده طراحی می کنیم. بررسی صحت و کارایی عملی روش های پیشنهادی، با یک مثال عددی در هر فصل مطرح و نتایج شبیه سازی ها ارائه می شوند.