Geri Dön

Optimal power control, scheduling and energy harvesting for wireless networked control systems

Kablosuz ağ tabanlı kontrol sistemlerinde optimum güç kontrolü, enerji hasatlama ve çizelgeleme

  1. Tez No: 593900
  2. Yazar: GÖKSU KARADAĞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 53

Özet

Kablosuz ağ tabanlı kontrol sistemleri (WNCS'ler) için haberleşme sistemi tasarımı, sınırlı batarya kaynaklarına ve paket hataları ve gecikmeler gibi kablosuz ağa ait ideal olmayan koşullara rağmen sıkı zamanlama, güvenilirlik ve batarya ömrü garantisi gerektirmektedir. Bu tezde, radyo frekanslı (RF) enerji hasatlama paradigması, literatürde ilk defa WNCS çerçevesine uygulanmaktadır. Bu kapsamda periyodiklik, gecikme ve güvenilirlik gereksinimleri kapsamında maksimum düzeyde uyarlanabilirlik sağlamak amacıyla optimum güç kontrolü, enerji hasatlama ve çizelgeleme sorunu incelenmektedir. Ayrıca, güç dağılımı probleminin en iyilik bağlamında çizelgeleme probleminden ayrı olduğu gösterilmekte ve optimum güç kontrolü için tam ifade ortaya konmaktadır. Daha sonra çizelgeleme problemi, tam sayı karışık doğrusal programlama (MILP) problemi olarak formüle edilmektedir ve bu problemin NP-Hard olduğu ortaya çıkarılmaktadır. Çizelgeleme için, enerji hasatlama gereksinimleri bulunan sensör düğümlerinin zaman birimleri üzerinde ve sıralama bağımlı kurulum süreleri bulunan işlerin özdeş makineler üzerinde çizelgelenmesi arasındaki paralelliği temel alan polinom zamanlı buluşsal algoritmalar önerilmektedir. İlgili buluşsal yöntemlerin performansı için en kötü teorik durum sınırı ortaya konulmaktadır. Kapsamlı simülasyonlar aracılığıyla, öne sürülen algoritmaların uyarlanabilirlik, gecikme ve ortalama çalışma süresi açısından optimuma yakın düzeyde ve En Erken Tamamlanma Zamanı (EDF) algoritmasından daha iyi sonuç verdiği gösterilmektedir.

Özet (Çeviri)

Communication system design for wireless networked control systems (WNCSs) requires strict timing, reliability and lifetime guarantees despite limited battery resources and the non-idealities introduced by wireless networking such as packet errors and delays. In this thesis, we introduce radio frequency (RF) energy harvesting paradigm into WNCS framework for the first time in the literature. We study the optimal power control, energy harvesting and scheduling problem with the objective of providing maximum level of adaptivity under periodicity, delay and reliability requirements. We show that the power allocation problem is separable from the scheduling problem at optimality and provide the exact expression for optimal power control. The scheduling problem is then formulated as a mixed integer linear programming (MILP) problem and proven to be NP-Hard. For the scheduling, we propose polynomial-time heuristic algorithms motivated by the analogy between scheduling sensor nodes with energy harvesting requirements over time units and jobs with sequence dependent setup times on identical machines. We prove the theoretical worst-case bound for the performance of these heuristics. We show via extensive simulations that the proposed algorithms perform close-to-optimal and significantly better than Earliest Deadline First (EDF) algorithm in terms of adaptivity, delay and average runtime.

Benzer Tezler

  1. Optimal resource allocation for delay and energy constrained wireless networks

    Gecikme ve enerji kısıtlı kablosuz ağlarda optimal kaynak özgüleme

    YALÇIN ŞADİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN

  2. Deep-learning based optimization framework for wireless powered communication networks

    Enerji hasadı yapan kablosuz ağlar için derin öğrenme tabanlı eniyileme

    AYSUN GURUR ÖNALAN KÖPRÜ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ

  3. Optimal scheduling for full duplex wireless powered communication networks

    Tam çift yönlü kablosuz güçlendirilmiş iletişim ağları için optimum zamanlama

    MUHAMMAD SHAHİD IQBAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNEM ÇOLERİ

  4. Optimal power control, rate adaptation and scheduling for UWB-based intra-vehicular wireless sensor networks

    Ultra geniş bant iletişim tabanlı araçiçi kablosuz algılayıcı ağları için optimum güç kontrolü, veri gönderim hızı adaptasyonu ve çizelgeleme

    YALÇIN ŞADİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN

  5. Bilgisayar destekli enerji yönetim sistemleri ve kontrol merkezleri

    Computer based energy management system and control centres

    METİN İZGİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. NESRİN TARKAN