DECENTRALIZED NETWORKED CONTROL SYSTEMS WITH COMMUNICATION CONSTRAINTS

Abstract

في هذه الأطروحة ،تتم دراسة أنظمة التحكم اللامركزية لمراقبة الأنظمة الديناميكية حيث تنتشر حلقات التحكم على الشبكة . في مثل هذه النظم اللامركزية تتم عمليات التحكم وتتواصل النظم والمتحكمات مع بعضها البعض عبر شبكة الاتصال المشتركة ذات الإمكانات المحدودة والمقيدة. لذلك يجب أن يتم دراسة تأثير مثل هذه الشبكة على نظام التحكم مثل تأخير وصول المعلومات وأوامر التحكم، فقدان حزم التحكم، فترات الفاصل الزمني المتغيرة لأخذ القراءات والأخطاء التي تسببها القراءات المتفاوتة. هذه الأمور تؤدي إضافة قيود وصعوبات أثناء عمليات تصميم حلقة التحكم التي قد لا تواجهنا في تصميم حلقات التحكم التقليدية وقد تكون لها آثار سلبية قد تعرض استقرار النظام للخطر أو تسبب رداءة في الأداء. من المهم في تصميم استراتيجية التحكم تحديد كيفية بناء حلقة التحكم و السيطرة، وأين يأتي دور شبكة الاتصال المشتركة في التصميم. يتضمن هذا العمل أيضا وصف الهيكل العام للنظام اللامركزي عبر الشبكات المقيدة الاتصال جنبا إلى جنب مع الخصائص والمشاكل الرئيسية لمثل هذه الأنظمة، وأساليب التعامل مع البيانات والإشارات المفقودة. بعد ذلك تم عمل المحاكاة لهذه الأنظمة التي تمت دراستها وتحقيق صحتها على أنظمة قياسيةمعروفة الخصائص بعد ذلك تم تطبيق نتائج الدراسة على تطبيقات من واقع الحياة المعاصرة، وقد تم اختيار تنسيق و تنظيم حركة المرور بين تقاطعات الطرق ذات الإشارات الضوئية ، وقد تمت مناقشة مختلف هياكل مراقبة الحركة المرورية المحكومة بالإشارات الضوئية ذات الاتصال، بما في ذلك اللامركزيةوالموزعة والهرمية . وتستخدم هذه الهياكل لتنسيق الحركة المرورية بين التقاطعات ذات الإشارات الضوئية والتي يمكن أن تعتبر تطبيقا كبيرا في مجال السيطرة والتحكم بالشبكة ذات التقاطعات المرورية المتتابعة والتي تساعد مهندس التحكم والمرور لتحقيق أهداف معينة. هنالك الكثير من الأهداف التي يمكن تحقيقها والتي منها على سبيل المثال تقليل وقت الانتظار خلال انتظار إشارة الضوء الأحمر وأداء تحكم أفضل في دورةالإشارة الخض راء التالية، وزيادة لإمكانية تدفق المركبات وسيرها بشكل متواصل بين التقاطعات على التوالي دون الحاجة للتوقف عند كل إشارة ضوئية وهو الأمر الذي يقلل من وقت الانتظار خلال الرحلة وبالتالي إجمالي الوقت اللازم لقطع المسافة بين هذه التقاطعات. كما سيتم تسليط الضوء على أهداف أخرى في هذا العمل ودراستها. وتقدم الأطروحة دراسة استقصائية وبحثية واسعة النطاق حول عدد كبير من النماذج المستخدمة لمراقبة وتنظيم الحركة المرورية. أيضا تم تمثيل هذه المسائل بنماذج رياضية اعتمادا على طرق معينة تشمل أنظمة التحكم المختلفة حيث تأخذ هذه النما ذج في الاعتبار آثار روابط الاتصال مع الفقدان الناجم عن التأخير، وتسرب الحزم، والقيود على الاتصالات وتفاوت الفاصل الزمني للقراءات. وقد تم اعتماد شروط كافية لاستقرار النظام على شكل متراجحات مصفوفية خطية لعدد من مفاهيم الإستقرار. وبعد ذلك تم القيام بمقارنة أنواع مختلفة من نظم التحكم عبر الشبكة التي تمت منقاشتها وتحليل الأداء لكل منها باستخدام المحاكاة ثم مناقشة الصعوبات الناتجة عن كل نظام . وفي ختام العمل تم طرح بعض النقاط التي يمكن إضافتها إلى هذا العمل مستقبلا .