Problemi di controllo e schedulazione in sistemi networked. Control and scheduling problems in networked systems

Networked Control Systems (NCS) are control systems where the transmission of actuation and sensing signals occurs through a communication network. Flexibility is intrinsic to such systems, and it allows for the development of new control paradigms. However, some issues can surface when studying and designing these systems, mainly due to the introduction of time delays in the transmission of signals, limitations in the rate of information exchange and possible packet dropouts. The many advantages in their use have nonetheless made them quite widespread and many results can be found in literature. This work aims at developing some new theory on control and scheduling techniques for networked systems, and applying it, along with the main results regarding deterministic discrete-time switched systems and stochastic dual switching systems, to two case studies: a multi-plant NCS, and a multi-variable system. More specifically, focus is drawn on the advantages and limitations in the use of different scheduling techniques and of various system configurations, as well as in the design of switching strategies with two different kinds of dwell-time constraints.

I sistemi networked (NCS) sono sistemi di controllo in cui la comunicazione dei segnali di attuazione e di misura avviene tramite una rete. La flessibilità insita in tali sistemi apre la strada a nuovi paradigmi di controllo, ma pone anche varie problematiche nelle fasi di progetto e studio del sistema stesso. Infatti, la rete può, ad esempio, introdurre ritardi nella ricezione dei segnali, limitazioni in banda e perdite di informazioni. Cionondimeno, grazie ai vantaggi offerti, tali sistemi sono oggigiorno molto diffusi, ed esistono numerosi studi in letteratura su di essi. In questo lavoro, vengono sviluppati alcuni contributi teorici innovativi, ed applicati, insieme ai principali risultati relativi alla teoria dei sistemi a commutazione deterministici a tempo-discreto e dei sistemi a commutazione dual switching stocastici, a due casi di studio: un sistema NCS multi-plant e un sistema multivariabile. In particolare, sono messi in evidenza i vantaggi e limiti nell'utilizzo di diverse tecniche di schedulazione, nell'implementazione di diverse configurazioni del sistema, e nella sintesi di strategie con due diverse tipologie di vincoli di dwell-time.