(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211107082.0 (22)申请日 2022.09.09 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 夏元清　高润泽　詹玉峰　翟弟华　 戴荔　孙中奇　吴楚格　张金会　 闫莉萍　刘坤　郭泽华　崔冰　 邹伟东　杨辰　张元　高寒　 (74)专利代理 机构 北京东方昭阳知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11599 专利代理师 刘丽 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种基于容器工作流结构的数据驱动云控 制方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于容器工作流结构的 数据驱动云控制方法及系统， 通过将数据驱动预 测控制转化为有向无环图的工作流形式的方法， 充分利用了云计算的并行计算能力， 能够适配云 工作流处理的分布式要求， 极大提升数据驱动预 测控制任务的处 理效率。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115437790 A 2022.12.06 CN 115437790 A 1.一种基于容器工作流结构的数据驱动云控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将工作流中的任务节点定义为入口任务节点、 中间任务节点及出口任务节点， 其中， 入 口任务节点为云端控制器数据的入口， 用于转 发数据； 中间任务节点为多层结构， 用于对数 据执行截断奇异 值分解及对上层任务节点结果进 行聚合； 出口任务节点用于求解得到数据 驱动预测控制序列； 入口任务节点将所需数据转发给各中间任务节点； 中间任务节点根据从上层任务节点 接收到的数据建立、 更新Hankel矩阵分块形成数据列块， 在对数据列块进 行聚合操作后， 再 对聚合后的结果执行截断奇异值分解， 逐层迭代直到最后一层中间任务节点； 出 口任务节 点对从最后一层中间任务节点接收到数据进行聚合操作后， 求 解数据驱动预测控制序列。 2.根据权利要求1所述的数据驱动云控制方法， 其特征在于， 所述中间任务节点根据从 上层任务节点接收到的数据建立、 更新Hankel矩阵分块形成数据列块， 在对数据列块进行 聚合操作后， 再对聚合后的结果执行截断奇异值分解， 逐层迭代直到最后一层中间任务节 点的过程， 包括以下步骤： 步骤2.1、 计算切割列块数目Nc＝round(n/col+0.45)， 其中， n为原矩阵的列数， col为拆 分后矩阵的列数， round()为取整函数； 将从上层任务节点接收到的数据建立Hankel矩阵 分块形成数据列块 建立存储列块及列块奇异值分解结果的列表lU、 l∑及lV； 步骤2.2、 对数据列块 进行奇异值 分解得到Vp＝MSNT， 计算Vp的Morre‑Penrose 伪逆矩阵 其中， N和M均为奇异值分解的系数矩阵， S为分解得到的奇异值序 列； 将M存入列表lU中、 N存入列表lV中、 S存入列表l∑中； 计算列表长度Nl＝len(lU)， 计算迭 代层数level ＝ceil(log2Nl)， 令i＝1， 建立双 层循环求 解矩阵M奇异值分解结果； 步骤3、 建立新的空列表lUt,l∑t,lVt， 使用输入列表lU,l∑,lV为其对应赋值后， 将输入列 表lU,l∑,lV置空， 如下公式所示： lUt＝lU,l∑t＝l∑,lVt＝lV lU＝list()； l∑＝list()； lV＝list() 令j＝1； 步骤4、 选择各新列表lUt,l∑t,lVt中的相邻两个元素进行数据聚合处理后， 再将聚合结 果增加到列表lUt,l∑t,lVt中， 对于新列表lUt,l∑t,lVt中执行聚合操作， 令j＝j+2； 步骤5、 若j≤N l， 则执行步骤4， 否则执 行步骤6； 步骤6、 若N l是否为奇数， 则执 行步骤7； 否则执 行步骤8； 步骤7、 将列表lUt,l∑t,lVt最后一项分别加入列表lU,l∑,lV中； 步骤8、 令i ＝i+1， 若i≤level， 则执 行步骤3， 否则执 行步骤9； 步骤9、 返回M奇异值分解结果 3.根据权利要求1所述的数据驱动云控制方法， 其特征在于， 所述对数据列块进行聚合 操作， 包括以下步骤： 执行k＝rank(∑)， 计算奇异值阶次k；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115437790 A 2采用Uk＝U(:,1:k)； ∑k＝∑(1:k,1:k)； Vk＝V(1:k,1:k)， 对U,∑,V分别进行低阶近似 处理， 返回低阶近似结果后， 执行Ur,∑r, 对U1k∑1k、 U2l∑2l进行 聚合并奇异值分解； 再执行 对V1k,V2l进行聚合， 返回聚合后结果Ur, ∑r,Vr。 4.根据权利要求1所述的数据驱动云控制方法， 其特征在于， 所述求解数据驱动预测控 制序列的方式为： 首先采用公式 计算中间系数Lw和Lu， 再采用公式 计算得到预测控制序列uf(k)。 5.一种基于容器工作流结构的数据驱动云控制系统， 其特征在于， 包括边缘被控节点 和云控制平台； 所述边缘被控节点包括被控对象和边缘数据传输器； 边缘数据传输器用于将接收到的 云端控制器发送的控制量转 发至被控对象， 并将收集到的被控对象的输出信息上传至 云端 控制器； 被控 对象用于根据云端控制器的控制量执 行任务并将执 行结果作为输出信息； 所述云控制平台包括Redis服务器、 Docker仓库、 容器及任务管理器； 任务管理器创建 Redis服务器， 并定义控制工作流的DAG拓扑结构文件以Map形式写入Redis服务器中； 定义 控制工作流中各任务镜像， 并将任务镜像上传至Docker仓库； 容器与Redis服务器交互获取 任务序号及其在工作流中所属层级、 任务与前序及后继任务之间的依赖关系、 需要从 Docker仓库中推送的任务镜像等信息 完成配置， 容器执 行云控制器 计算任务。 6.根据权利要求5所述的数据驱动云控制系统， 其特征在于， 所述容器执行云控制器计 算任务的过程包括： 入口容器接 收到边缘数据传输器上传的数据后， 容器网络中各容器开 始计算和传输数据， 以工作流形式执行控制任务， 最后， 出口容器得到 云端控制量并将其转 发至边缘数据传输器； 容器网络循环执 行上述操作， 直至 达到设定的控制循环次数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115437790 A 3