CoCPN: Cooperative Cyber Physical Networking

CoCPN:协作网络物理网络

基本信息

项目摘要

The goal of the proposed project CoCPN is to investigate a novel cooperative approach for an integrated operation of control systems and communication system. We envision that both, the control system as well as the communication system can react adaptively to changes in the current situation. The so called CoCPN-translator couples both systems and translates control requirements into communication properties and vice versa. From the control system side, we employ a decentralized approach to locally approximately solve the global problem of optimizing the behavior of all control loops, connected by the communication system. We apply an event-based approach to adjust the communication demand. The non-deterministic properties of the communication system are taken into account by a sequence-based approach. We study assumed time-invariant communication properties, as well as time-varying communication properties. The problem induced by the first is solved by modelling the system as a Markov Jump Linear System and derive an optimal linear controller. The latter invokes a nonconvex optimization problem and is modelled as general Stochastic Hybrid System (SHS). The optimization will be studied by cost and policy approximation strategies and by employing a scenario-based approach.Regarding the network we assume that mixed CPS and non-CPS traffic needs to be served. Therefore, we apply traffic differentiation, which in order to be effective needs to be supported by an admission control. For traffic management, we follow a mixed centralized and de-centralized approach. A so-called observer has an approximate view on a wireless domain and, thus, can provide suited routes that then will be used via source routing. In order to properly deal with competing traffic in the network, we will investigate a mechanism four congestion control that utilizes knowledge from the network and will be tailored to event-based traffic instead of traffic streams as usually seen in the Internet. As a result CoCPN should provide a flexible framework for cyber physical networks that can cope with different types of traffic, does not need network overprovisioning, and the control loop has looser real-time requirements regarding the communication system.
拟议项目COCPN的目的是研究一种新型的合作方法,用于控制系统和通信系统的集成操作。我们设想,控制系统以及通信系统都可以适应当前情况的变化。所谓的COCPN翻译伴侣伴侣系统并将控制要求转化为通信属性,反之亦然。从控制系统端,我们采用分散的方法来局部近似于通过通信系统连接的所有控制循环的全局问题的全局问题。我们采用基于事件的方法来调整通信需求。通过基于序列的方法考虑通信系统的非确定性属性。我们研究假定时间不变的通信属性以及时间变化的通信属性。通过将系统建模为马尔可夫跳跃线性系统并得出最佳线性控制器,可以解决第一个问题。后者调用了非凸优化问题,并将其建模为一般随机混合系统(SHS)。优化将通过成本和政策近似策略进行研究,并采用基于方案的方法。对网络进行重新确定,我们假设需要服务混合的CPS和非CPS流量。因此,我们应用流量差异化,为了有效,录取控制需要支持。对于交通管理,我们遵循一种混合的集中式和集中化的方法。所谓的观察者在无线域上具有近似的视图,因此可以提供合适的路由,然后通过源路由使用。为了正确处理网络中的竞争流量,我们将研究一个机制四个拥堵控制,该机制利用网络知识,并将针对基于事件的流量量身定制,而不是在Internet中通常看到的流量流。结果,COCPN应为网络物理网络提供一个灵活的框架,该框架可以应对不同类型的流量,不需要网络过度提供,并且控制循环对通信系统具有更大的实时要求。

项目成果

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