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

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.