مدل سازی، تحلیل پایداری و طراحی کنترل کننده برای شبکه های حسگری عملگری بی سیم مبتنی بر استاندارد ieee 802.15.4

پیشرفت های اخیر در عرصه های ارتباطی، محاسباتی و اندازه گیری منجر به ظهور "شبکه های حسگری بی سیم" شده است. استفاده از تکنولوِِِژی بی سیم در شبکه های حسگری پایش، جمع آوری و نظارت بر داده های سنسوری را تا حد زیادی تسهیل کرده است. امروزه پژوهشگران، مفهوم "شبکه حسگر- عملگر بی سیم" را به حلقه های کنترلی بلادرنگ تعمیم داده اند. شبکه حسگر- عملگر بی سیم، سیستم توزیع شده ای از حسگرها و عملگرها است، که آن ها را از طریق کانال بی سیم به هم مرتبط ساخته است. درکنار مزایایی مانند کاهش هزینه سیم کشی، سهولت نصب و نگهداری، افزایش انعطاف پذیری و امکان کنترل سیستم های پراکنده از نظر جغرافیایی، این سیستم ها با یک سری چالش های جدی همچون تاخیر در ارسال داده ها، گم شدن بسته های داده و تداخل بسته ها از سوی شبکه ارتباطی رو به روست. در این پایان نامه به مدل سازی، تحلیل پایداری و طراحی کنترل کننده ی بلادرنگ برای شبکه حسگر- عملگر بی سیم می پردازیم. در گام نخست، الگوریتم ارسال در استاندارد ieee 802.15.4، به عنوان یکی از مناسب ترین استانداردها برای داشتن ارتباط بلادرنگ، بررسی می شود، و با استفاده از نتایج حاصل از آن، به مدل سازی سیستم کنترل تحت شبکه بی سیم در حضور همزمان تأخیر و گم شدن تصادفی بسته ها می پردازیم. در ادامه با ساختن یک تابع لیاپانوف-کراسوفسکی مناسب، شروط کافی پایداری مجانبی میانگین مربعات سیستم حلقه بسته مبتنی بر شبکه های بی سیم ارائه می شوند و بر اساس آن کنترل کننده فیدبک حالت پایدارساز با بهره ثابت، پیشنهاد گردیده است. برای غلبه بر تأثیرات نامطلوب ناشی از شبکه غیر ایده آل در اتصال سنسور ها و کنترل کننده، یک تخمین گر پیشنهاد شده-است، که دینامیک کلی آن به صورت یک سیستم هیبرید از نوع ضربه ای وابسته به زمان مدل می شود. سپس با کمک مدل های بدست آمده و با ساختن توابع لیاپانوف مناسب، شروط کافی بر مبنای نامساوی های ماتریسی خطی برای بررسی پایداری مجانبی میانگین مربعاتی سیستم حلقه بسته و پایداری مجانبی تخمین گر استخراج شده است. در راستای افزایش درجه آزادی برای جبران کردن محدودیت های شبکه، کنترل کننده سوییچینگی طراحی شده است، که با عوض شدن شرایط شبکه در اتصال سنسور ها و کنترل کننده، بهره کنترل کننده نیز تغییر می کند. بدین منظور شروط کافی برای بررسی پایداری مجانبی میانگین مربعات سیستم سوییچینگ مبتنی بر شبکه های حسگر-عملگر بی سیم پیشنهاد شده است.