[发明专利]带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制方法

说明书

本发明公开了一种带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制方法，涉及网络系统的控制领域。该方法通过研究带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制问题，首先利用非对称观测信息，给出关于两个控制器的最优滤波器，其次利用庞德里亚金极大值原理，得到了基于正倒向随机差分方程的解，基于该解，给出了使得性能指标最小的最优控制器，最后根据最优控制器的特殊形式，利用分离原理将最优滤波器和最优控制器进行分离并离线计算。

技术领域

本发明涉及网络系统的控制领域，具体涉及一种带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制方法。

背景技术

网络控制系统是通过通信网络组成的闭环控制系统，在这样的网络系统中，控制信号和观测信息可以通过系统组件进行交互传输。与传统的点对点反馈控制系统相比，网络控制系统具有很多优势，比如低能耗、低维护成本以及高灵活性等。网络控制系统又可分为集中式网络和分布式网络两种网络形式。顾名思义，集中式网络只有一个反馈闭环控制回路，所有的观测信息都要传递给一个集中控制器，这样就会给集中控制器带来很大的计算负担，此外，当集中控制器发生故障时，整个系统就会崩溃。鉴于集中式网络的这些缺点，研究了另一种网络形式，即分布式网络。

由于分布式网络具有多个闭环控制回路以及多个自主控制器，这就使得每个控制器的计算负担大大减少，并且当其中一个控制器出现故障时，其他闭环回路也不会受影响。鉴于分布式网络的这些优点，近年来，越来越多的研究人员开始研究分布式网络的控制问题。相关研究提出了一种新型的包含共享历史信息的网络框架，在这种网络框架下，控制器之间可以共享部分历史信息(历史控制信息和历史观测信息)。基于这种网络框架，很多研究成果应运而生。通过假设系统形式满足某种特殊形式，相关研究成果给出了针对该网络的最优线性控制策略。针对该网络框架，相关研究人员考虑了带有当地控制器和远程控制器的最优控制问题，利用动态规划的方法给出了最优控制策略。

但是以往的研究工作都没有考虑噪声的影响，在现实生活中，噪声是无处不在的，如果忽略噪声的影响，会使得设计的控制器不能很好地控制现实系统，进而影响控制效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制方法，该方法利用非对称观测信息，给出关于两个控制器的最优滤波器，利用庞德里亚金极大值原理，得到了基于正倒向随机差分方程的解，基于该解，给出了使得性能指标最小的最优控制器，最后根据最优控制器的特殊形式，利用分离原理将最优滤波器和最优控制器进行分离并离线计算。

本发明具体采用如下技术方案：

带有非对称信息的网络系统的最优分布式控制方法，包括：

定义带有非对称信息的网络系统的数学模型如式(1)-(3)所示，

其中，为状态信号，为控制机构C1的控制器，为控制机构C2的控制器，和为传感器1和传感器2的观测信息，C，D¹，D²，F¹，F²为具有合适维数的确定矩阵，“为系统噪声”；“和为观测噪声”，均值均为零，协方差为Q_θ，初始状态r₀是统计特性满足均值为μ，方差为∑的高斯随机变量；r₀，θ_k，和都是高斯随机变量，并且四个变量之间是相互独立的；对应的性能指标为式(4)，

其中，Q，T¹，T²和P_N+1是半正定矩阵，E是对随机过程{θ_k}，和初始状态r₀取期望值；