基于扩张状态观测器的WSN的模型预测控制方法与流程

文档序号:24633928发布日期:2021-04-09 20:44阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、建立智能传感器网络的系统状态空间模型;

步骤2、根据系统状态空间模型设计扩张状态观测器,计算出传感器网络模型的扰动值;

步骤3、设计满足约束的模型预测控制器,并将扩张状态观测器计算出来的扰动值作为约束加入到模型预测控制器中,求解出每个节点对应的最优发射功率。

2.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的系统状态空间模型基于对数路径损耗模型,其表达式为:

其中:

c=[1-1];

pr(k)为节点距离为d时接收信号的强度,pn(k)为本底噪声;

u(k)=△pt(k+1),△pt(k+1)为发射功率增量;

w(k)为系统扰动;

y(k)=psnr(k)为接收信号节点的信噪比。

3.根据权利要求2所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,

所述的系统扰动其中:

△m(k+1)=m(k+1)-m(k),

△pn(k+1)=pn(k+1)-pn(k),

pl(d0)为距离发射端d0时的参考路径损耗值,n(k)为路径损耗指数,xσ(k)表示多径效应对接收信号的影响,pt(k)为发射节点的无线信号发射功率。

4.根据权利要求2所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的接收信号节点的信噪比psnr(k)=pr(k)-pn(k),其中pr(k)为节点距离为d时接收信号的强度,pn(k)为本底噪声。

5.根据权利要求2所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的扩张状态观测器如下:

其中:

为观测误差;

β1和β2为扩张状态观测器的控制增益,wo为观测器带宽,△t为采样时间。

6.根据权利要求5所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的扰动值的计算式为:

7.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的最优发射功率的计算公式为:

pt(k)=pt(k-1)+u(k),其中:

u(k)为控制量,且u(k)=u1(k)+uf(k),uf代表干扰补偿控制部分,u1代表线性控制部分。

8.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的wsn的模型预测控制方法,其特征在于,所述的扰动值由传感器网络模型的不确定性及网络通信环境的扰动产生。


技术总结
本发明公开一种基于扩张状态观测器的WSN的模型预测控制方法,包括以下步骤:建立智能传感器网络的系统状态空间模型;根据系统状态空间模型设计扩张状态观测器,计算出传感器网络模型的扰动值;设计满足约束的模型预测控制器,并将扩张状态观测器计算出来的扰动值作为约束加入到模型预测控制器中,求解出每个节点对应的最优发射功率。本发明控制方法简单,能在网络通信存在不确定干扰时,使小微智能传感器网络在提高网络信噪比的同时减少能量消耗,达到提高网络链路性能的目的。

技术研发人员:周柯;王晓明;林翔宇;张炜;丘晓茵;彭博雅
受保护的技术使用者:广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日:2020.12.08
技术公布日:2021.04.09
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