智能配电网无线传感器通信网络的跨层协作控制

为提高智能配电网无线传感器网络通信的实时性和可靠性,提出一种堆栈协议层之间跨层协作的控制模型。以无线传感器网络节点内各个影响因素为概念节点,建立起节点内模糊认知图结构模型,利用隶属关系确定该模型内概念节点之间的影响程度,进而建立整个通信系统的跨层控制模型。控制模型根据网络电力数据的通信状态,通过自学习和训练方法获得各个协议层参数之间的影响权重,实时调整物理层、MAC层、传输层参数以及路由策略相互协作,来保证数据通信的实时性和可靠性。最后对系统的网络接收的数据量、节点队列传输数据的平均延时以及网络的吞吐量等指标进行测试。结果表明,所提出的基于模糊认知图的无线传感器网络跨层协作控制方案符合智能配电网无线传感器网络通信特征,并能够满足其通信实时性与可靠性的需求。     

基于最小流量的智能配电网WSNs通信模型

为了解决无线传感器网络(WSNs)的规模大、分布广而带宽有限与智能配电网对通信数据实时性和可靠性有上确界之间的矛盾,提出了一种基于最小流量的无线传感器网络路由通信模型。以无线传感器网络链路节点中接收到数据与发送出的数据之间的流量平衡为切入点并结合无线传感器网的通信约束条件以及配电网数据传输的实时性需求,建立了基于最小流量的智能配电网无线传感器网络的路由通信模型。利用庞特里雅金极值的方法构建出所设计智能配电网无线传感器网络通信模型的哈密尔顿函数。利用极值存在的唯一性,从必要性出发判断出无线传感器节点是否在最优路链路径上。并给出了最优控制模型的求解过程。最后对采取所提出的通信模型的延时时间、网络能量消耗、数据传输能力以及数据传输的错误率对比测试。结果表明,所提出的通信模型完全能够满足智能配电网通信需求。     

无线传感网低开销型数据可靠传输方法的研究

利用GPRS网络实现传感数据远程采集的无线传感网应用已经得到越来越广泛的运用。由于GPRS网络不稳定,传感节点传输常会出现数据丢包。如何保证电池供电的传感节点数据可靠传输,同时降低传感节点传输开销,延长传感网整体寿命是个很重要的研究课题。分析了RMST、ESRT和PSFQ等无线传感网络协议在该数据传输问题中的适用性,提出了一套拥塞控制型数据分包传输协议CCDS,协议具备拥塞控制、选择性重传等特性。通过理论分析仿真、实验测试,对比了CCDS与RMST的传输开销,验证了CCDS协议在传感器节点数多、网络不稳定的环境下,数据可靠传输的低开销性,从而延长无线传感网整体寿命。     

基于博弈论的输电线路监测系统无线传感器网络数据转发模型

针对输电线路监测系统对无线传感器网络实时性和可靠性要求较高的特点,并为提高输电线路监测无线传感器网络的智能性,将博弈框架引入到无线传感器网络的数据转发过程,提出了一种长链状无线传感网络博弈转发模型（chain-sensor game algorithm model）,并对其纳什均衡的存在性进行了证明。依据仿真实验结果,该模型能够对输电线路监测无线传感器网络数据转发过程的拥塞以及＂漏斗效应＂等问题优化改善。     

矿井无线传感器网络高效MAC协议研究

针对矿山井下巷道容迟无线传感器网络环境,在EQ-MAC基础上提出一种基于预测接收节点发起传输时间的MAC协议,从而减少发送节点空闲侦听。引入短竞争报文避免接收节点处数据包的冲突,并建立节点退避状态模型对MAC层传输性能进行分析。仿真结果表明提出的MAC协议能较好的满足井下无线传感器网络环境对数据通信和监控可靠性的要求,短竞争报文退避传输机制能有效解决接收节点处数据包传输冲突问题。     

面向5G边缘计算网络的联合需求响应与任务卸载策略

随着物联网通信计算需求激增,5G通信与边缘计算网络逐步成为新兴的高能耗负荷。针对5G边缘计算网络用电成本高的问题,提出了联合任务卸载与需求响应策略。所提策略基于任务卸载与基站储能单元充放电动作,在高电价时段联合优化计算、通信与储能资源分配或者牺牲部分时延性能以削减用电成本,在分时电价机制中为电网提供响应能力。针对优化目标为混合整数非线性规划问题,进一步提出结合网络场景划分的广义benders分解算法,将问题解耦为任务卸载决策主问题与充放电以及资源分配子问题,降低问题求解复杂度。仿真结果表明：相比于仅考虑任务卸载和仅考虑通信资源调度的响应策略,所提策略降低了用电成本并避免时延性能恶化。     

基于轻量级CoAP协议的需求响应业务承载机制及优化EI北大核心CSCD

用户侧资源受限的需求响应(demandresponse,DR)设备采用基于HTTP/XML的OpenADR协议承载DR业务方式,会产生开销较大、延时较高等问题。为解决该问题,利用轻量级协议CoAP(constrainedapplicationprotocol)替代HTTP协议来完成需求响应通信过程,并设计了基于CoAP的DR通信架构。同时针对CoAP协议拥塞控制方式过于简单,面向高并发DR业务可能会造成网络拥塞、响应时延较长等问题,提出了一种基于网络状态的自适应拥塞控制方法。仿真结果表明,CoAP协议可有效提高DR实时响应能力、降低开销,所提出的拥塞控制算法可缓解网络拥塞问题,从而提升了CoAP协议承载DR业务的性能。     

面向5G边缘计算网络的联合需求响应与任务卸载策略

随着物联网通信计算需求激增,5G通信与边缘计算网络逐步成为新兴的高能耗负荷。针对5G边缘计算网络用电成本高的问题,提出了联合任务卸载与需求响应策略。所提策略基于任务卸载与基站储能单元充放电动作,在高电价时段联合优化计算、通信与储能资源分配或者牺牲部分时延性能以削减用电成本,在分时电价机制中为电网提供响应能力。针对优化目标为混合整数非线性规划问题,进一步提出结合网络场景划分的广义benders分解算法,将问题解耦为任务卸载决策主问题与充放电以及资源分配子问题,降低问题求解复杂度。仿真结果表明：相比于仅考虑任务卸载和仅考虑通信资源调度的响应策略,所提策略降低了用电成本并避免时延性能恶化。     

微功率无线通信技术在电力线路中的适应性分析

在输配电线路现场通信网络中,微功率无线通信技术需要解决远距离传输带来的适应性问题,也需要支持电力信息处理的时间同步。文中讨论了以IEEE 802.11g(2.4GHz)为代表的微功率无线传输技术构建现场通信网络的技术方案,重点针对点对点组网拓扑下的通信吞吐量、时延进行了理论分析、计算机仿真,测试了设备远距离通信与时延和吞吐量的关系,并基于分析数据获得了微功率无线通信技术对IEEE 2030标准定义通信技术指标的适应性。针对电力信息的业务同步需求,提出了微功率无线在现场网络中的同步技术,对所提出的同步算法进行了性能分析和仿真。     

基于轻量级CoAP协议的需求响应业务承载机制及优化

用户侧资源受限的需求响应(demandresponse,DR)设备采用基于HTTP/XML的OpenADR协议承载DR业务方式,会产生开销较大、延时较高等问题。为解决该问题,利用轻量级协议CoAP(constrainedapplicationprotocol)替代HTTP协议来完成需求响应通信过程,并设计了基于CoAP的DR通信架构。同时针对CoAP协议拥塞控制方式过于简单,面向高并发DR业务可能会造成网络拥塞、响应时延较长等问题,提出了一种基于网络状态的自适应拥塞控制方法。仿真结果表明,CoAP协议可有效提高DR实时响应能力、降低开销,所提出的拥塞控制算法可缓解网络拥塞问题,从而提升了CoAP协议承载DR业务的性能。     

基于事件触发的互联电网负荷频率模型预测输出反馈控制

开放式通信环境不可避免地会导致通信延迟现象的产生,针对多区域负荷频率控制系统提出了基于事件触发的模型预测输出反馈控制方案。模型预测控制器通过延迟通信网络交换预测输入序列,构造Luenberger型观测器以提供传输到本地控制器的状态估计。此外,通过比较实际状态观测值与模型输出反馈控制器中使用的估计值之间的偏差来设计事件触发条件,扩展最大允许的时间间隔,从而减少通信资源的利用。最后,对四区域负荷频率控制系统进行仿真研究,结果表明在具有时变延迟和随机分组丢失的非理想通信网络中,所提出的方法能够提高系统的控制性能,并减少网络信息传输量。     

网络控制系统的自适应预测控制

研究了具有网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统中的自适应预测控制问题.考虑传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失,充分利用网络传输数据包的容量,提出一种方案,在控制器节点获得被控对象的输入输出数据以在线辨识对象模型参数,并利用辨识模型设计预测控制器,给出了算法的推导过程和时延及数据包丢失的补偿方法.校园...     

基于短距无线的低压用户停电事件突发上报拥塞规避机制研究

低压用户侧停电事件的精准分析依赖于表计设备停电上报的实时性与可靠性。文章介绍了一种适用于多用户停电事件突发上报的自组网微功率无线拥塞规避机制。该机制运行于自组网子网代理协调器媒介访问控制协议之上,在电能表停电事件报文上传初期设置等待期,充分接收电能表及其他子网内设备停电事件报文,并在等待期后通过比特映射方式将接收的停电事件统一上报给集中器;该机制的等待期参数设置能够充分适应突发报文所需的媒介竞争时间,从而降低了报文的丢包率和等待时延;通过仿真分析可知,提出的拥塞机制可以有效提高系统本地通信网数据传输的时效性和可靠性。     

A novel hybrid control technique for bifurcation in an exponential RED algorithm

This paper introduces a new hybrid control strategy to control the bifurcation of the delayed congestion model. The delay or gain is taken as the bifurcation parameter to analyze the characteristic root distribution of the linearized system. The stability and existence conditions of Hopf bifurcation are obtained. The results show that by selecting the appropriate method, the dynamics of the controlled system can be changed, and the nonzero equilibrium constant control parameters are maintained. It reveals that when such bifurcation is undesirable or desirable, the hybrid controller can delay or advance the onset of the intrinsic bifurcation. Finally, the case study illustrates and visualizes the effectiveness of the new control strategy in controlling Hopf bifurcation.     

基于事件触发控制的时滞电力系统负荷频率控制

区域电网间存在较高的数据传输,使有限的通信和计算资源变得拥塞。为降低区域电网间的通信负担,提出基于事件触发控制的时滞电力系统负荷频率控制(LFC)方法。针对具有通信延迟的LFC系统,建立基于事件触发控制的时滞LFC动态模型。进而采用多求和不等式,提出具有事件触发控制器的时滞相关LFC系统Lyapunov稳定分析判据;在此基础上,推导了基于事件触发通信和输出反馈的负荷频率控制器协同设计方案,以保证电力系统频率稳定性的同时提高数据传输效率。仿真结果表明,所提方法能够有效减小互联系统频率和联络线功率振荡,保证系统的时滞稳定性并减少网络通信的冗余传输。     

测量船卫星通信环境下BBR-TCP协议传输特性分析

依据测量船卫星通信链路的特点,基于CentOS7和Linux-4.18.9内核,使用Netem和tc搭建了一个测量船卫星通信链路模拟仿真环境。研究了BBR-TCP拥塞控制算法的数据传输特性,分析了在特定的链路带宽和时延下,不同的丢包率对BBR-TCP拥塞控制算法数据传输特性的影响,最后分析了BBR-TCP拥塞控制算法与其它拥塞控制之间的公平性。结果表明:在模拟环境中与CUBIC-TCP算法相比,BBR-TCP拥塞控制算法具有较高的数据传输速率,受丢包率影响较小,且具有较好的公平性。对于测量船与地面之间通信环境中,优化信息传输、部署新设备和提高带宽利用率具有一定的参考价值。     

DR-model-based estimation algorithm for NCS

A novel estimation scheme based on dead reckoning (DR) model for networked control system (NCS) is proposed in this paper. Both the detailed DR estimation algorithm and the stability analysis of the system are given. By using DR estimation of the state, the effect of communication delays is overcome. This makes a controller designed without considering delays still applicable in NCS. Moreover, the scheme can effectively solve the problem of data packet loss or timeout. __________ Translated from ACTA AUTOMATICA SINICA, 2004, 30(5): 688–695 (in Chinese)     

基于时间复杂度的无线网络编码数据包传输次数优化分析

为了提高无线广播网络传输的稳定性,建立了一种基于时间复杂度的无线网络编码数据包传输次数优化网络模型。分析结果表明:随着节点数M不断增大,将获得更高的数据包传输次数。NCIF方案具有比CLIF更优的性能,并且比SRPSiF的性能也更好,采用NCIF方案可以获得更高的重传效率。NCIF方案具备比SRPS方案更优的性能,NCIF方案利用S生成编码包的过程中不考虑中继节点R产生的解码性,可以高效恢复目的节点的丢失数据包。当丢包率增大后,NCIF与CLIF方案都发生了性能降低的情况,降低了中继节点的作用。     

Fault detection for nonlinear networked systems with random packet dropout and probabilistic interval delay

In this paper, the fault detection (FD) problem of nonlinear networked control systems (NCSs) is investigated. A nonlinear stochastic systems model is proposed to account for the NCSs with network‐induced random packet dropout and non‐uniformly distributed time‐varying delay in both from sensor to controller and from controller to actuator. On the basis of the new model, by employing FD filter as residual generator, the addressed FD problem is converted into auxiliary nonlinear H _∞ filtering problem. Then, with the help of Lyapunov functional approach, a sufficient condition for the desired FD filter is constructed in terms of certain linear matrix inequalities, which depends on not only nonlinear level but also delay interval occurrence rate and successful joint packet transmission rate. Especially, a trade‐off phenomenon among maximum allowable delay bound, nonlinear level, and successful joint packet transmission rate is found, which typically resulted from the limited bandwidth of the communication networks. The effectiveness of the proposed methods is demonstrated by simulation examples. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.