[发明专利]无线控制装置中的控制系统量化器及其量化反馈控制方法

摘要

本发明提供一种无线控制装置中的控制系统量化器及其量化反馈控制方法，涉及无线控制装置的量化反馈控制技术领域。量化器包括依次连接的系统状态分解器、信号模数变换器、嵌入式微处理器和无线通信电路；系统状态分解器基于系统矩阵奇异值分解获得系统状态分解量；信号模数变换器对系统状态分解量进行数字化转换；嵌入式微处理器对系统矩阵进行奇异值分解，给出信息率优化分配策略，计算量化参数并进行量化；无线通信电路对量化值进行信源编码和信道编码，传输给系统状态估计器进行估值，把估计值作为控制器输入实现量化反馈控制。本发明能实现系统的量化反馈控制，并在确保系统控制性能的条件下实现所需要的信息率最小化。

主权项

1.一种无线控制装置中的控制系统量化器，其特征在于：包括依次连接的系统状态分解器、信号模数变换器、嵌入式微处理器和无线通信电路；系统状态分解器连接无线控制装置中控制系统的系统状态观测器，针对系统矩阵具有特征值为共轭复根的情况，基于系统矩阵奇异值分解实现系统状态信号的分解，从而获得系统状态分解量；信号模数变换器用于对系统状态分解器得到的系统状态分解量进行模拟信号到数字信号的转换，实现其数字化；嵌入式微处理器中集成系统参数初始化模块、信息率优化分配模块、量化参数计算模块和量化值生成模块；系统参数初始化模块用于对系统参数完成初始化设置，并对系统矩阵G∈Rn×n进行奇异值分解，得到系统矩阵奇异值μ1，，μ2，…，μn和分解矩阵N；信息率优化分配模块用于对每个系统状态分解量分配信息率，基于奇异值分解给出信息率优化分配策略，在满足系统的控制性能要求下，实现所需的信息率最小化；根据奇异值大小，设定第i个系统状态分解量所分配的信息率Ri为：比特/采样周期；其中，μi为第i个系统矩阵奇异值，i＝1，2，…，n；量化参数计算模块用于基于信息率优化分配模块所分配的信息率来计算每个系统状态分解量的量化参数，包括量化级数、量化间隔；量化值生成模块用于基于计算得到的量化参数，对信号模数变换器数字化后的系统状态分解量进行量化，生成量化值；无线通信电路用于对嵌入式微处理器得到的系统状态分解量的量化值进行信源编码和信道编码，经过无线通信通道传输后再译码，然后把译码后收到的量化值传输给无线控制装置中控制系统的系统状态估计器。