基于事件触发的网络化系统分布式估计算法研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gianfranco1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在网络化控制系统中,由于通信带宽和通信能量的有限性,使得网络化系统的控制越来越复杂。因此在系统的状态估计中传统的时间触发机制已经不能满足需求,为了节省传感器的通信能量,可以采用非周期采样的事件触发通信策略来选择有价值的信息进行数据传输。同时,分布式估计由于每个传感器都可以作为一个融合中心且具有通信负担小等优点而备受关注。本文主要研究了事件触发分布式滤波问题。主要研究内容如下:
  对噪声不相关的线性离散时变系统,提出了一种带观测和估值事件触发的分布式估计算法。在分布式估计中,每个传感器只与邻居传感器通信。采用两组伯努利随机变量分别表示观测触发和估值触发两种现象,同时,增加相同的一致性项描述邻居节点间的信息交换。在线性无偏最小方差意义下推导了分布式最优滤波器。为了避免估值之间互协方差矩阵的计算,通过局部极小化方差的上界提出了事件触发的次优分布式滤波器。基于李雅普诺夫方法证明了次优算法在均方意义下的指数有界性。数值仿真验证了事件触发的阈值越小,通信率越高且滤波器的估计精度越高;否则,通信率越低且估计精度越低。
  对带相关噪声的多传感器网络化线性离散时不变系统,提出了基于预报补偿的事件触发分布式估计算法。采用一组伯努利随机变量描述估值触发机制,当估值器与邻居估值器之间未正常触发时,采用最新触发时刻对当前时刻状态的预报估值进行补偿。利用矩阵不等式得到了事件触发的分布式次优滤波器。数值仿真验证了带补偿的算法优于不补偿的算法。
  对带相关噪声的多传感器网络化线性离散时变系统,提出了具有不同一致性增益的事件触发分布式估计算法。采用两组伯努利随机变量分别描述观测触发和估值触发两种机制。通过对不同的邻居节点的估值设计不同的一致性增益,并对一致性项进行扩维,推导了在线性无偏最小方差意义下的分布式最优滤波器。为了避免估值之间互协方差矩阵的计算,通过局部极小化方差的上界提出了事件触发的次优分布式滤波器。基于李雅普诺夫方法证明了次优算法在均方意义下的指数有界性。数值仿真验证了在相同的条件下带不同一致性增益的算法优于带相同一致性增益的算法。
  对带一步传输时滞的多传感器网络化非线性系统,提出了事件触发分布式估计算法。考虑固定拓扑结构,传感器的状态向量取决于自身和邻居节点的状态,采用伯努利随机变量描述观测触发机制。基于状态模型转换方法,对当前时刻状态和前一时刻观测进行增广得到一个等价的状态空间模型。当事件触发时,传感器向估值器传输观测值,且传输过程中可能存在传输时滞。因此,基于事件触发、传输时滞和矩阵不等式,推导了极小化滤波误差方差上界的事件触发分布式次优滤波算法,然后基于最小方差上界得到滤波增益。基于李雅普诺夫方法证明了算法在均方意义下的有界性。数值仿真验证了阈值越大,通信率和估计精度越低。
其他文献
现代社会不断朝着自动化的方向发展,作为国家科技创新发展领域的突出代表,机器人受到越来越多的关注。各类机器人不断应用到工业、农业、军事等领域,代替人们完成更加高危、更加精细的工作。近些年来经济高速发展,移动机器人所应用的领域和承担的任务都更为复杂,这需要移动机器人必须在所处环境中快速规划出最优的安全路径,并且提高路径跟踪系统精度与稳定性。因此对移动机器人路径规划及跟踪算法的研究就显得极为重要。本论文
随着科学技术的发展和进步,网络化系统已广泛应用于社会生产和人们生活的各个方面。由于工程需求越来越高,导致系统规模变得庞大且复杂,因此不可避免地造成网络资源的大量消耗。在实际系统中,通信带宽和传感器能源是有限的,因此在系统的状态估计中节省通信带宽和网络资源成为目前的一个研究热点。事件触发机制通过判断是否满足触发条件进行数据传输,有效地节省了资源。由于序贯融合估计算法计算量小且全局最优,因而,在多传感
随着计算机和通信技术的发展,分布式控制系统作为网络控制系统的基本研究框架之一,具有低能耗、高鲁棒性和高估值精度的特点。同时,分布式结构导致了节点间通信传输过程中没有足够的保护,更易受到恶意网络攻击的影响,因此网络攻击情况下的安全分布式估计问题成为研究热点。本文主要研究了带欺骗攻击、拒绝服务(DoS)攻击以及同时带欺骗攻击和DoS攻击的网络化随机不确定系统的分布式估计问题。主要研究内容如下:对同时带
学位
随着信息化时代的到来,多传感器信息融合技术得到了越来越多的关注。如何在纷繁复杂的不确定性信息中获取有效信息变得十分重要。D-S证据理论是一种处理不确定性信息的方法,它可以通过融合多源信息进行决策,从而在信息融合领域得到了广泛的应用。但是它也存在着一些问题,例如,在D-S证据理论中,冲突系数k不能准确的度量证据间的冲突程度。此外,将D-S证据理论应用于实际中时,如何基于获得的不确定信息来生成基本概率
学位
随着互联网的普及和通信技术的发展,极大地改变了控制系统的结构。在过去的十年中,网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)因其在汽车自动化、智能建筑、交通网络、互联网触觉协作和无人机等多个领域的成功应用而受到越来越多的密切关注。本文主要针对网络化系统中出现的数据包丢失现象,分别给出了不同的丢包补偿方法,即冗余通道补偿、预报补偿、以及多包补偿,并在此基础上还考虑其他随机
近些年,随着计算机视觉技术在医学领域的发展,医疗辅助诊断研究已经成为了比较热门的研究方向。越来越多的图像分割算法和图像分类算法应用到了医学研究领域,特别是视网膜图像方向,包括视网膜图像血管分割和糖尿病视网膜病变诊断。视网膜图像对糖尿病、高血压等心血管疾病的分析具有重要的参考价值,图像细节的处理对医生分析影像诊断病情和医患沟通非常重要。本文的主要研究内容包括:(1)由于视网膜图像的血管特征不明显,在
电网的安全性及稳定性与高压断路器的运行状态息息相关。在此背景下,本文通过机器学习分类算法,将采集到的高压断路器振动信号进行了故障诊断研究。主要研究内容包括信号的数据采集、信号的分解、信号的特征提取以及信号的状态识别四个部分。首先,分析了高压断路器基本结构原理和常见故障。在此基础上,模拟了三种常见的机械故障:基座螺丝松动,润滑不足和储能弹簧脱落,并采集正常状态及三种故障状态下的振动信号数据。其次,对
门禁系统随着科学技术的进步,其核心——身份验证技术也从传统的钥匙,数字密码等方式过渡到现代的生物识别技术上来。当前,人脸识别技术因为其快捷、准确、无接触等性能深受人们的喜爱。本文基于人脸识别技术设计一款小区楼宇门禁系统,该系统由单元门禁系统和后台管理系统两部分组成,可为住户提供方便快捷的出入环境。本文使用英伟达公司的Jetson Nano开发板与索尼IMX219高清摄像头作为核心设计了单元门禁系统
学位
近年来,传统传感器系统朝着网络化方向发展迅猛,多传感器网络化系统的研究在网络化和分布式这两大新利器的加持下,备受学术界关注。较传统传感器系统,网络化拓展了传感器系统的应用范围,分布式则提高了传感器系统的灵活性和可靠性。然而,数据的网络传输不是能百分之百完成的,受设备性能老化、物理线路故障、软件BUG或网络病毒等方面的影响,容易发生丢包、随机滞后等现象,这些现象往往是随机出现的,如何消除这些随机性的
在科技飞速发展的时代,机器人被广泛地应用在各种领域包括快递配送、探险救援和社会服务等,正慢慢地走进人类的生活。同时定位与地图构建技术和导航技术是智能机器人的核心。考虑到机器人功能的多样性,一种具备动态避障功能的机器人研发就显得更加有意义。本文基于激光雷达设计了一种动态避障机器人。首先根据本课题给出了机器人系统设计的整体方案。对系统所需的功能和性能指标进行了阐述。然后对本文所选用的机器人硬件和软件平
学位