数据包丢失下长时延网络控制系统最优控制研究及应用

本文主要探讨了一类具有数据包丢失的长时延网络控制系统中的最优控制问题。在现代信息技术高速发展的背景下，网络控制系统（NCS）作为控制科学与计算机网络技术的重要交汇点，应用广泛，如远程工业控制、遥感医疗、航天航空等领域。然而，网络的引入带来了挑战，如网络诱导时延和数据包丢失，这使得对NCS的分析和设计变得更为复杂。 首先，作者构建了一个控制器和执行器均依赖于时钟驱动的离散时间系统模型，为解决数据包丢失问题提供了基础框架。他们提出了基于维序策略的数据包丢失判别方法，这是一种有效的实时检测机制，能够识别在网络传输过程中可能发生的数据包丢失情况。 接着，针对数据包的最大丢包率和最大连续丢包长度的限制，作者提出了一种估值补偿方法。这种方法通过对历史状态向量和控制向量信息的利用，可以估算出当前控制量，即使在数据丢失时也能确保系统的连续性和准确性。通过动态规划算法，论文导出了在离散二次型性能指标下，NCS的最优控制序列，进而给出了实现最优控制律的具体算法。 最后，通过数值仿真实例，文章对比了两种策略：一种是不考虑数据包丢失，另一种是采用估值补偿。实验结果显示，估值补偿方法显著改善了系统性能，尤其是在数据包丢失频繁的环境中，证明了补偿策略的有效性和实用性。因此，寻找有数据包丢失的NCS的最优控制律不仅具有理论意义，也是实际应用中亟待解决的关键问题。 总结来说，本文深入研究了数据包丢失对长时延网络控制系统的影响，并提出了一种有效的补偿策略，这对于优化网络控制系统的稳定性和性能具有重要意义。同时，它也揭示了在复杂网络环境中，如何通过数学建模和控制理论来解决实际问题的方法。