利索能及
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专利号: 2021100384730
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于广义预测控制的周期性节能方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,以当前的第i个传输周期长度为Ti,在周期开始时预测本周期内到达的数据帧数目 计算本周期内的休眠时间 然后转入休眠状态,直至休眠时间结束时转入活动状态,传输本周期内到达的数据帧,直至所有数据帧传输完毕,结束本周期;

步骤二,在第i个周期结束时,统计本周期内产生的数据包平均排队延时Qi和能耗比Ri,计算出当前基于排队延时和能耗比形成的成本函数的指数加权移动平均值Pi;

步骤三:基于Pi,使用受控自回归积分滑动平均模型预测第i+1个周期的成本函数步骤四,构建由预测的成本函数 和待求解的周期长度增量ΔTi+1组成的目标函数Ji,通过求解Ji对ΔTi+1的偏导数,得到使第i+1个周期的目标函数最小的周期长度增量步骤五,对 最优周期长度增量进行积分得到第i+1个周期的最优周期长度将其设置为第i+1个工作周期的周期长度,进入下一周期并跳转步骤一循环执行。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤一中, 的计算公式如下:其中,Ttrans为每个数据包的平均传输时间。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤二中,能耗比Ri的计算公式如下:Pi的计算公式如下:

Pi=α*Pi‑1+(1‑α)*(Ri+η*Qi)其中,α是指数移动加权均值系数,η表示平均排队延时和能耗比之间的折中的系数,Pi‑1为上一周期内成本函数的指数加权移动平均值。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤三中, 的表达式如下:其中,F,G,H分别为根据丢番图方程得出的CARIMA模型的系数,ΔTi为当前周期的长度增量。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤四中,Ji计算公式如下:其中,参数λ决定了周期长度调整过程中收敛速度和稳定性的折中,当希望周期长度迅速收敛到最优值时则减小λ;若希望周期长度在收敛过程中平稳地变化则增大λ;

目标函数Ji是以ΔTi+1为唯一变量的函数,通过对Ji求ΔTi+1的偏导,并取表达式为零:求解上式,得到第i+1个周期的最优周期长度增量

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤五中,第i+1个周期的最优周期长度表达式如下: