基于带宽约束的网络化系统最优性能研究

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1、分类号O232学号2015X07010002学校代码10513密级硕硕士士学学位位论论文文（学术学位）基于带宽约束的网络化系统最优性能研究作者姓名：程伶俐一级学科：数学二级学科：运筹学与控制论指导教师：詹习生教授答辩日期：2018年5月25日AThesisSubmittedinFulfillmentofRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinOperationalResearchandCyberneticsOptimalPerformanceLimitationofNetworkedSystemsBasedonBandwidthCo

2、nstraintCandidate:LingliChengMajor:OperationalResearchandCyberneticsSupervisor:Prof.XishengZhanHubeiNormalUniversityHuangshi435002,P.R.ChinaMay,2018摘要随着科学技术的飞速发展，网络化系统如雨后春笋般的迅速崛起，成为了无数研究人员广泛关注的新对象，许多研究人员都开始对其理论进行探讨。新型无人汽车、无人飞机的诞生，远程医疗的顺利进行都离不开网络化系统。而对于网络化系统而言，其主要是通过利用专用的或公用的计算机通信网络取代了传统控制系统中

3、出现的点对点结构，实现传感器、控制器和执行器等系统组件之间信息相互传递的系统。相对于传统的控制系统而言，网络化系统可以把通信网络中不同地方的控制器、传感器和执行器有效的串在一起，以便完成远程的控制。网络化系统包括花费低、易于修护、安全以及方便扩展等诸多优点，与此同时，伴随着通信网络的介入，网络化系统也产生了许多弊端，比如说，网络诱导时延、编码解码、信道噪声、带宽限制、数据丢包、量化等等，都会使系统性能发生不同程度的改变。本文则是在考虑了以上的各个通信参数会使网络化系统的性能发生改变的基础上，主要探讨了基于带宽限制的网络化系统最优性能的问题。运用了全通分解、互质分解、内外分解、谱

4、分解等分解技术，H范数相关理论，以及2Youla参数化等方法，求解网络化系统的最优性能。研究的主要内容如下：针对单输入单输出网络化系统，我们研究了在反馈通道中同时存在带宽，丢包和信道噪声等因素的最优性能。从研究所得到的结论中，我们不难发现，这类网络化系统的性能受到给定对象的不稳定极点、非最小相位零点等因素限制。与此同时，通信信道中存在的数据丢包、带宽限制以及信道噪声也会对其最优性能产生影响。而在多输入多输出的网络化系统中，则是观察编码解码、量化以及带宽对其最优性能的影响。运用了谱分解技术和全通分解技术得到了网络化系统的最优性能。从研究所得到的结论中，我们不难发现，这类网络化系统

5、的最优性能受到给定对象的不稳定极点、非最小相位零点以及它们的方向等因素限制。此外，参考信号的特性、编码解码、量化以及通信信道的带宽也对其最优性能有着不同程度的影响。针对多输入多输出网络化系统，我们还研究了编码解码、信道噪声、数据丢I包以及量化对其修改性能的影响。这里，我们考虑了编码解码和信道噪声同时存在于前向通道，而数据丢包和量化同时存在于反馈通道。由研究所得到的结论中，我们不难发现，这类网络化系统的最优性能受到给定对象的不稳定极点、非最小相位零点以及它们的方向等因素限制。除了这些因素外，修改因子、丢包、信道噪声、编码解码以及量化也不可避免的会影响到其修改性能。关键词：网络化系

6、统；带宽；量化；丢包；编码解码IIAbstractWiththedevelopmentofcomputertechnology,networkedsystems(NSs)havesprunguprapidly,andhavebecomeanewobjectofwidespreadconcernbymanyresearchers.Manyresearchershavebeguntoexploreitstheory.Thebirthofnewunmannedvehiclesandunmannedaircraftandthesuccessfulprogressoftelemedici

7、neareallinseparablefromtheNSs.FortheNSs,itismainlythroughtheuseofprivateorpubliccomputercommunicationnetworktoreplacethetraditionalpoint-to-pointcontrolsystems,thesystemofinformationtransmissionbetweenthesensors,controllersandactuatorsandothersyste