《中国人工智能学会通讯》——4.36 信号量化

4.36 信号量化

在 NCSs 中，考虑到信道传输容量的限制，需要对进入通道的数据进行量化，它能将实际的信号转换成一个在有限集中取值的分段常值信号。为达到理想的控制效果，研究采用何种量化方法来处理到达系统的信息，可以有效地解决制约通信网络发展的瓶颈，在有限数据传输率的情况下满足控制效果。众所周知，信道的带宽是影响网络通信质量的重要因素。采样频率过高、信息量越大可能会导致丢包率变高、时滞变长，从而降 NCSs 的稳定性。为了节省带宽资源，需要在NCSs 中引入量化器。量化器就是将实际的信号转换成一个在有限集中取值的分段常值信号。量化器本质上是一个编码器，它按照一定的编码规则将大量复杂的信息映射为典型有限的精度值。量化器的采用将降低网络的负载，精简数据包的大小，提高数据包在网络中传输速率。NCSs 中的量化器把经过采样后的信号量化后送到网络通道中去；同时，控制器节点收到信号，将计算处理完后的信号再次量化经过网络传输到下一个节点。这样传感器到控制器之间、控制器到执行器之间都分别存在一个量化器，网络的利用效率就得到了可观的提高，传输速度进一步加快。然而，量化器带来的负面影响是引入了量化误差，随之给 NCSs 带来了不确定性。这种不确定性必须控制在一定的界限内，不然将会影响系统的稳定性。关于这方面有很多重要的研究成果[4-8] 。