通信受限约束下Delta算子网络控制系统H_∞滤波方法

发布时间：2018-06-14 07:17

  本文选题：网络控制系统 + Delta算子　； 参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：通信技术、网络技术和计算机技术近年来飞速发展,并在相互合作中形成了网络控制系统(Networked control systems,NCSs)。与点对点的传统控制方式相比,网络控制系统有资源共享、方便维护、成本低、可靠性高等优点。然而引入网络同样也会产生其它问题,如通信受限、数据包丢失、随机时延等,因此对网络控制系统进行滤波估计就尤为重要。不同的滤波方法能反应系统的不同特征,而H_∞滤波能较好反应系统的鲁棒性,因此成为网络控制系统的滤波首选。针对网络控制系统的研究普遍都是将离散系统和连续系统分开讨论,Delta算子模型不仅能很好地将连续系统与离散系统进行统一,还能解决在高速采样的情况下传统移位算子边界不稳定的问题。综上所述,利用Delta算子模型研究网络控制系统的滤波问题具有重要的意义和应用价值。本文是在国家自然科学基金《高速采样网络系统故障检测与滤波的统一方法》项目下进行研究的。利用Delta算子方法重点研究了通信受限情形下的网络控制系统滤波问题,包括数据包丢失系统的H_∞滤波问题,不确定系统的H_∞滤波问题,和随机时延系统的H_∞滤波问题,分别建立了不同的状态空间模型进行分析与设计。本文的主要结果如下:(1)针对网络控制系统中存在丢包和通信受限的现象,基于Delta算子模型,设计了相关H_∞滤波器。用马尔可夫链和通信序列分别对丢包和通信受限问题进行描述,引入Delta算子构造相关网络控制系统模型,建立滤波误差系统。利用Lyapunov函数证明滤波误差系统的随机稳定性,并求解相关线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities,LMIs),完成滤波器设计。仿真结果验证了所述方法的可行性。(2)讨论了基于Delta算子的不确定系统在通信受限情况下的H_∞滤波问题。利用Delta算子描述系统参数的不确定性,然后构建滤波误差系统,滤波误差系统渐近稳定的充分条件则由Lyapunov函数证明得出。设计一类满足H_∞性能的滤波器并求出滤波器参数。(3)研究了同时发生随机时延和通信受限情况的网络控制系统滤波问题。采用Bernoulli随机变量和通信序列分别对随机时延与通信受限问题进行描述,建立Delta算子描述的网络控制系统,构建滤波误差系统模型并由Lyapunov泛函求出其稳定性,设计一类H_∞滤波器同时求出相关参数。数值仿真结果证明了方法的有效性。
[Abstract]:Communication technology, network technology and computer technology have developed rapidly in recent years, and the network control system has been formed in cooperation with each other. Compared with the traditional point-to-point control system, the network control system has the advantages of resource sharing, convenient maintenance, low cost and high reliability. However, the introduction of network will also lead to other problems, such as limited communication, packet loss, random delay and so on, so it is very important to estimate the filter of networked control system. Different filtering methods can reflect different characteristics of the system, while H _ 鈭，

本文编号：2016618