具有随机时延与丢包的离散网络化系统鲁棒滤波研究

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chencr33
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自从20世纪60年代,滤波理论与滤波器设计方法由学者创立以来,它便成为自动控制领域内的热点问题,并得到越来越多学者的广泛关注。而随着社会的不断进步,人们对通信、计算机等技术的要求也在不断地提高,因为为了实现不同区域部件之间的远程操控与资源的共享,有愈来愈多的控制系统设计成由网络来实现的闭环控制系统,即称之为“网络控制系统(Networked Control Systems,NCSs)”。但由于网络的引入,数据信号在各个部件之间传输的过程中存在着网络诱导时延、数据丢包、参数不确定性等不利因素对系统性能的影响,以及在实际工程设计中,外部干扰的存在和外部环境对某些敏感的元器件的影响,使得网络控制系统中的滤波问题显得越来越突出与迫切。因此,对网络控制系统的鲁棒滤波问题进行研究具有一定的实用价值与理论意义。本论文的主要研究内容如下:首先,建立了具有随机时延的参数不确定离散网络化控制系统数学模型,并在此基础上分析了网络环境下具有随机时延的¥H与¥-ll2的鲁棒滤波问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,采用取值为0和1的伯努利分布序列来描述网络环境下的随机时延,同时选取适当的李雅普诺夫函数,利用线性矩阵不等式的方法解决网络化滤波误差系统中的稳定性问题,并提出误差系统的均方渐近稳定和满足给定的¥H与¥-ll2性能指标的充分条件。其次,以一类典型的含有定时滞的离散系统为研究对象,通过引入伯努利概率分布序列来描述由网络而引起的测量数据的随机丢失,对系统分别进行了鲁棒H与l2-l性能指标的分析,并设计出与性能相对应的全阶滤波器。通过选取适当形式的Lyapunov函数,以及借助线性矩阵不等式的方法来推导出全阶滤波器存在的充分条件。同时,所设计的滤波器能够使得网络化滤波误差系统均方渐近稳定且具有相应的性能指标。最后,以连续搅拌反应釜为应用背景,建立了网络环境下具有随机时延与丢包的参数不确定离散CSTR系统的数学模型,并研究了其¥H鲁棒滤波问题。采用两个相互独立取值为0和1的伯努利分布序列来描述网络环境下的随机时延与测量输出,同时选取适当的李雅普诺夫函数,利用线性矩阵不等式的方法解决网络化滤波误差系统中的稳定性问题,并提出误差系统的均方渐近稳定的充分条件,同时满足给定的¥H性能指标,进而实现鲁棒滤波器的设计。
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