基于CSMA协议的无线网络控制系统的建模与优化

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61203036
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Wireless networked control systems (WNCS) are developing rapidly, in which the application of distributed CSMA protocol is becoming more and more popular. However, CSMA introduces the problem of system coupling, and the solution key is to coordinate protocol and control, which has become a novel and challenging issue. This research proposal focuses on the above coordination problem, and keeps its attention on the heterogeneous, asynchronous and dynamic properties of WNCS and also on the random and distributed nature of the CSMA protocol. Incorperating the LQG performance index and applying both theoretical and simulation/experimental methods, it digs into the CSMA capacity in delivering realtime control information, and proposes effective methods to optimize the system performances. Our main research contents include: establishing a mathematical model of the CSMA protocol based WNCS, and analyzing the impact of protocol parameters on the system performance; Determining the rational ranges of the protocol parameters that guarantee the system stability, setting up the joint optimization problem between LQG control and CSMA protocol, and proposing a centralized off-line optimization algorithm; In view of large-scale WNCS applications, studying the distributed channel quality assessment method, and proposing a distributed on-line coordination mechanism for the joint optimizaiton of control and protocol. The proposed research will not only promote the integration of networked control theories and wireless communication technologies, but also expand the scale and application areas of WNCS, and hence it has important theoretical as well as practical values.
随着无线网络控制系统的发展,具有分布式特点的CSMA协议在其中的应用将越来越广泛,由此引发了系统耦合问题,而解决的关键在于使协议与控制相协调,这已成为新的挑战性课题。本项目针对上述协调问题,紧扣无线网络控制系统的异构、异步和动态性以及CSMA协议的随机、分布式等特点,结合LQG性能指标,采用理论分析结合仿真实验的方法,深入挖掘CSMA协议进行实时控制信息传输的能力,提出有效方法来优化系统性能。主要研究内容有:建立基于CSMA协议的无线网络控制系统模型,研究协议参数对系统性能的影响;研究保系统稳定的协议参数范围,建立LQG控制与CSMA协议的协同优化问题,提出集中式离线逐步寻优算法;针对大规模应用,研究分布式的信道质量评估方法,提出协议与控制的分布式在线协调机制。本项目的研究有助于推动网络化控制理论与无线通信技术的进一步结合,延伸无线网络控制系统的应用领域,具有重要的理论意义和广泛的应用价值

结项摘要

随着无线网络控制系统的发展,具有分布式特点的CSMA 协议在其中的应用将越来越广泛,由此引发了系统耦合问题,而解决的关键在于使协议与控制相协调,这已成为新的挑战性课题。本项目针对上述协调问题,采用理论分析结合仿真实验的方法,深入研究了无线网络化控制系统的协同设计问题,取得了一系列研究成果。针对基于CSMA协议的无线网络化控制系统,提出了迭代型数学模型,并设计了一种结合CSMA和时槽分配的混合信道接入协议;针对多信道下的远程状态估计问题,提出了基于认知无线电技术的估计方法,给出了估计性能稳定的条件和估计误差的界,并对系统能耗进行了优化;针对无线网络化控制系统的协同设计问题,提出了集中式和分布式的节点调度、信道选择、传输调度、分布式控制等的优化方法。同时,针对无线网路控制系统安全这一新的研究领域,开展了不良节点检测和能量失效型攻击的监测与防御等方面的研究。项目取得的相关研究成果有助于推动网络化控制理论与无线通信技术的进一步结合。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
Cognitive Radio Based State Estimation in Cyber-Physical Systems
网络物理系统中基于认知无线电的状态估计
  • DOI:
    10.1109/jsac.2014.1403002
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    IEEE Journal on Selected Areas in Communications
  • 影响因子:
    16.4
  • 作者:
    Jiming Chen;Shuzhi Sam Ge;Yu Cheng;Youxian Sun
  • 通讯作者:
    Youxian Sun
Design of a Scalable Hybrid MAC Protocol for Heterogeneous M2M Networks
异构M2M网络的可扩展混合MAC协议设计
  • DOI:
    10.1109/jiot.2014.2310425
  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
    IEEE INTERNET OF THINGS JOURNAL
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Liu, Yi;Yuen, Chau;Chen, Jiming
  • 通讯作者:
    Chen, Jiming
Sensing-Performance Tradeoff in Cognitive Radio Enabled Smart Grid
支持认知无线电的智能电网中的传感性能权衡
  • DOI:
    10.1109/tsg.2012.2210058
  • 发表时间:
    2013-03-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID
  • 影响因子:
    9.6
  • 作者:
    Deng, Ruilong;Chen, Jiming;Gjessing, Stein
  • 通讯作者:
    Gjessing, Stein
Optimal controller location in wireless networked control systems
无线网络控制系统中的最佳控制器位置
  • DOI:
    10.1002/rnc.3088
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    International Journal of Robust and Nonlinear Control
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xianghui Cao;Jiming Chen;Peng Cheng;Lihua Xie
  • 通讯作者:
    Lihua Xie
Energy-Efficient Spectrum Sensing for Cognitive Radio Enabled Remote State Estimation Over Wireless Channels
用于认知无线电的节能频谱感测通过无线通道实现远程状态估计
  • DOI:
    10.1109/twc.2014.2379642
  • 发表时间:
    2015-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Wireless Communications
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Xianghui Cao;Xiangwei Zhou;Lu Liu;Yu Cheng
  • 通讯作者:
    Yu Cheng

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    2018
  • 期刊:
    大连海事大学学报
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  • 作者:
    赵昌平;齐建华;曹向辉;范厚明
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基于最优小波包的电机定子电流故障特征提取方法
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    2016
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    陈化

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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