有界噪声影响下的标量控制系统中动态量化算法研究

摘要

CAN总线是目前应用最广泛的实时网络之一，由于总线数据传输速率的限制和网络化控制系统对带宽需求量的增加，使得保证CAN总线上消息的实时性变得越来越困难。如何减小网络化控制系统对带宽的需求就是一个很有意义的研究方向。
　　 本文举例说明了把动态量化算法运用到CAN总线上的标量控制系统中，可以有效地降低总线负载和提高系统的可调度性。由于在工业环境中，控制系统易受到噪声的干扰，所以考察有界噪声影响下的动态量化算法更具有实际意义。文中将研究的对象限定为标量控制系统。
　　 本文的主要研究工作包括以下几个方面：
　　 1、通过量化噪声得到噪声标志位。编码器首先根据已知信息计算出噪声大小，然后通过量化、编码噪声得到噪声标志位。编码器、解码器根据噪声标志位，选择一个较小的噪声不确定范围来更新状态不确定范围。
　　 2、分析单比特的噪声标志位算法的性能。单比特量化噪声表示使用一个比特来量化噪声。分析了在不同参数的情况下单比特的噪声标志位算法和普通动态量化算法所获得的量化误差。最后给出了单比特的噪声标志位算法获得比普通动态量化算法更好的性能的充分必要条件。
　　 3、最优比特分配方案。该方案给出了如何分配系统拥有的带宽，以获得最小的量化误差．文中把最优比特分配问题转化成二次函数求最大值的问题，并给出了最优解。最后通过算例验证了文中给出的最优解的正确性。