袁征

个人信息

参与实验室科研项目

基于资源调度和预测控制的无线网络化控制系统的联合设计

研究课题

针对无线网络化控制系统中存在的通信限制和性能限制等问题，研究通信网络与控制系统协同设计方法，以同时满足二者各自的要求。通过调度安排各通信装置的工作，使整个通信网络尽可能节能地满足控制系统的通信要求，从而使被控对象的性能达到令人满意的状态。而该调度策略则通过求解能够反映控制系统性能与网络情况的性能指标得到。

学术成果

共撰写/参与撰写专利 0 项，录用/发表论文 2 篇，投出待录用论文0篇。

Journal Articles

1. 无线网络化控制系统的功率感知事件触发策略及其闭环稳定性 赵云波, 袁征, and 朱创 控制理论与应用 2020 [Abs] [doi] [pdf]

   研究了能量受限无线网络化控制系统的设计和分析问题. 首先建立了无线网络化控制系统中数据误码率 和丢包率的定量关系, 进而设计了基于事件触发策略和功率优化机制的智能控制器. 在随机稳定框架下给出了相 应闭环系统稳定的充分性条件. 数值例子证明了所提出方法的有效性.

Conference Articles

1. Packet-Based Model Predictive Control for Networked Control Systems With Random Packet Losses Pengfei Li, Yu Kang, Yun-Bo Zhao , and Zheng Yuan In IEEE Conf. Decis. Control 2018 [Abs] [doi] [pdf]

   In this paper, the stability for a class of nonlinear networked control systems with a model predictive controller (MPC) is investigated. Both the sensor-to-controller channel and the controller-to-actuator channel suffer from random packet losses. By constructing a novel cost function, and studying its deviation from the original MPC cost function, we establish the stochastic stability for the closed-loop system. To guarantee the stability, the relationship between the prediction horizon and the packet loss probabilities of two channels is also discussed. Finally, the effectiveness of our results is demonstrated by a numerical example.

学位论文

Theses

1. 无线多跳网络控制系统中的调度与控制协同设计 袁征 浙江工业大学, 杭州 2019 [Abs] [pdf]

   网络化控制系统是将传感器、控制器和执行器通过通信网络相连构成闭环的 控制系统，凭借低成本、易安装、易拓展、易维护等优点受到广泛的欢迎。而无 线多跳网络控制系统是一种使用无线多跳网络进行信息通信的网络化控制系统。 无线多跳网络在部署上的限制更小、应用场景更广泛、容错性更强，用其构建的 网络化控制系统有着巨大潜力的应用前景，极具研究意义和实用价值。 多跳网络在为控制系统引入许多优点的同时，也带来了许多新的问题。网络 化控制系统中常见的时延和丢包问题在多跳网络中具有更复杂的形成原因，带来 更大的分析难度；多节点带来多通信路径可能造成多个系统通信时的路径冲突； 此外，节点能量有限，无法支持控制系统长时间高频次通信的需求。对于这些必 须考虑的新问题，传统的控制理论和处理方法或是无法适用，或是保守性太强， 这对无线多跳网络控制系统的设计与分析提出了新的挑战。 本文研究了无线多跳网络控制系统中的能量限制、数据误码、通信时延等问 题，对其提出了相应的设计思路和分析方法，并通过仿真验证了所提方法的有效 性。本文的主要工作成果如下： 1) 针对无线网络化控制系统中存在的能量限制问题，设计了功率感知事件 触发策略与功率优化方案，通过降低通信能耗达到了节能目的，随后分析并证明 了该设计下的闭环系统稳定性。通过数值仿真例子验证了方法的有效性。 2) 针对无线多跳网络控制系统中节点能量有限和通信时延问题，改进了传 统路由规则，在路径选择时兼顾能量与时延考量，同时针对无法忽略的通信时延， 设计了基于包的预测控制方法，保证了闭环系统的稳定性。通过仿真算例验证了 方法的有效性。 3) 针对多个网络化系统共享多跳网络时存在的节点能量有限、通信路径冲 突、时延分析困难等问题，通过建立多跳网络的数学模型明确描述了节点的工作 与各通信链路，确立了该网络中时延的计算方式；设计了两种不同侧重的调度算法来合理安排节点工作和通信链路，同时设计预测控制器以补偿调度无法消除的 通信延时；随后在稳定性分析中证明了闭环系统的稳定。最后，通过数值仿真表 明了上述设计的有效性。

毕业去向

杭州中电海康， 建模与仿真算法工程师