[发明专利]一种采用两级模糊控制器的无线传感器网络功率控制方法

权利要求书

1.一种采用两级模糊控制器的无线传感器网络功率控制方法，其特征在于：包括网络模型、主模糊控制器和从模糊控制器三个部分，基于简化的圆盘通信网络，采用两级模糊控制，实现节点发射功率控制；具体为采用基于“输入-输出-反馈”机制的两级模糊控制器来控制发射功率，其主模糊控制器负责节点发射功率调节，从模糊控制器负责期望节点度调节，自适应地根据节点剩余能量来调节发射功率；从模糊控制器为单输入单输出模糊控制器，输入为网络中节点剩余能量E(m)与能量阈值的差值Δe，输出为期望节点度偏差主模糊控制器为双输入单输出的模糊控制器，节点在网络中的期望节点度加上从控制系统输出量计算得出目标节点度nd，目标节点度nd减去实际节点度ND即为该节点度的调节量Δnd，作为主模糊控制器的一个输入量，控制器的另一个输入量为节点度/发射功率调节量变化率主模糊控制器根据这两个输入量进行模糊推理控制，输出发射功率调节量ΔP_u，与节点初始发射功率p'_u进行运算，得到调节的目标发射功率p_u，各变量的数值关系如下式(1)至(9)所示：

Δnd＝nd-ND (2)

p_u＝p'_u±ΔP_u (3)

e₁＝k_E×Δe (5)

e₂＝k_nd×Δnd (6)

ΔP_u＝k_U×U (8)

其中k_E、k_N、k_nd、k_np、k_U为用于论域变化的量化因子，U和N分为主、从模糊控制器的模糊输出，Δp为功率调节量。

2.根据权利要求1所述的采用两级模糊控制器的无线传感器网络功率控制方法，其特征在于：所述的网络模型为节点通信和控制系统提供模型，其中节点通信采用圆盘模型，在圆盘模型中任一节点m的剩余能量可由下式计算得来：

式中方括号中第一部分表示节点m发送状态的能耗，第二部分为节点接收其邻居节点数据时的能耗，第三部分为节点处于空闲状态时的能耗，且其中E_INI为初始能量，N(m)邻居节点集合，d(m,v),v∈N(m)为其与邻居节点v的距离，L_MAX为节点能够传输的最大数据包量，节点发送和接收数据耗用的时间与数据包大小成正比，当数据传输速率为常数时，表示节点传输大小为L_m的数据包所用的时间，E_e为节点发送/接收电路上的功耗，E_r为功率放大器功耗，E_id为节点空闲状态时的功耗。