基于数据驱动和联合设计的无线网络化控制系统的使能建模和设计
理论研究 中国国家自然科学基金委面上项目 2022-2025
项目摘要
无线网络化控制系统提供了对车联网、信息物理系统等新型智能系统的关键基础性赋能能力，是作为控制系统“第三形态”的网络化控制系统的必然发展趋势和未来研究的重心，具有根本的重要性。尽管该类系统在国际上已成为学术研究的热点，在国内研究尚不充分，且现有研究具有“模型一般性强，针对性不足，方法理论性强，实用性不足”的缺点。针对该类系统研究的重要性和急迫性，本项目以理论和应用赋能为根本目标，拟进行以数据驱动无线特性在线建模为标志的模型创新、以联合设计使能框架为标志的方法创新、和以层次化模块化混合仿真实验为标志的平台创新，解决无线特异性在理论和应用赋能要求下的定量表征、非实时不可靠无线数据传输和应用赋能要求下的控制设计挑战、使能模型和设计下的闭环分析和优化等科学问题，最终形成由使能建模、使能设计和专用仿真平台所构建的一整套解决方案，有效赋能该领域的理论研究和典型应用。
研究背景
- 以“网络共享”信道为本质特点的网络化控制系统形成了控制系统的“第三形态”，处于理论和应用研究的前沿
- “无线化”是网络化控制系统的必然发展趋势和未来研究的重心
- 无线网络化控制系统的研究提供了对IoT、CPS、IoV等新型智能系统的关键基础性赋能能力，具有根本的重要性
- “无线”的独特网络共享限制冲击了有线网络化控制系统的研究范式
研究目标
- 以使能建模有效赋能理论研究。通过发展无线通信网络特性的使能建模方法和建设相关混合仿真平台，有效赋能无线网络化控制系统理论研究，允许既有理论研究做适应于新型智能系统应用的改造，并支持本项目使能设计研究。
- 以使能设计有效赋能典型应用。通过发展无线网络化控制系统的使能设计方法和建设相关混合仿真平台，构建一套完整的使能设计框架及其验证方法，有效赋能无线网络化控制系统典型应用。
主要研究内容
- 面向理论赋能的无线通信网络特性分析和使能建模
- 新型智能系统中无线通信网络的特性分析
- 面向理论赋能的无线通信网络的使能建模
- 基于混合仿真平台的使能建模仿真实验验证
- 面向应用赋能的无线网络化控制系统使能设计和闭环分析
- 面向应用赋能的无线网络化控制系统的使能设计
- 无线网络化控制系统使能设计的闭环分析和优化
- 基于混合仿真平台的使能设计仿真实验验证
- 支持理论和应用赋能验证的混合仿真实验平台建设
基本研究框架
