無線網絡量化系統(tǒng)的濾波與控制研究.pdf

1、被控對象、傳感器、控制器和執(zhí)行器通過共享無線網絡組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為無線網絡控制系統(tǒng)(又稱基于無線網絡的控制系統(tǒng))。與傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)相比，無線網絡控制系統(tǒng)具有成本低、功耗小、易于組裝和維護等優(yōu)點。因此，無線網絡控制系統(tǒng)在遠程醫(yī)療、航空航天、工業(yè)自動化和機器人系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。另外，帶寬限制使得量化器成為無線網絡控制系統(tǒng)不可缺少的一部分。量化器的研究在理論上和工程實際中都有深遠的意義。很多研究者都致力于測量值量化的濾波與控制

2、研究。
　　 本論文研究了包括傳輸時滯、數據丟包和測量值量化的線性無線網絡控制系統(tǒng)，分別用貝努力二項分布和時滯微分方程對不可靠無線網絡進行了建模，同時引進了對數量化器。研究的目的是得到相應的充分條件使得閉環(huán)無線網絡控制系統(tǒng)穩(wěn)定并具有H1 性能，對于奇異系統(tǒng)還滿足正則、無脈沖。本論文的主要內容包括以下幾點：
　　 1.針對奇異時滯通信H1 濾波系統(tǒng)，分析了傳輸時滯、數據丟包和測量值量化引起的信息限制問題。基于線性矩陣不等式

3、，設計了全階濾波器來處理信息限制問題，使濾波誤差系統(tǒng)是正則的、無脈沖的和指數穩(wěn)定的，同時具有H1 性能，并給出了濾波器參數的求解算法。最后，給出了兩個例子：一個例子驗證了新算法在時滯求解方面具有更小的保守性；另外一個例子分析了時滯、丟包和量化密度對系統(tǒng)H1性能的影響。
　　 2.針對存在數據丟包測量值量化的H1 濾波系統(tǒng)，考慮了可靠和不可靠兩種通信網絡。對于可靠網絡，設計濾波器以降低量化器對系統(tǒng)的影響，同時使濾波誤差系統(tǒng)滿足漸近

4、穩(wěn)定性和H1 性能。對于不可靠的通信網絡，用滿足貝努力二項分布的隨機變量描述數據丟包，設計濾波器以降低量化器和網絡丟包對系統(tǒng)的影響，同時使濾波誤差系統(tǒng)滿足隨機穩(wěn)定性和H1 性能。論文中還分別給出了兩種情況下濾波器參數的求解算法。最后，用一個數值例子驗證了該算法的有效性和可行性。
　　 3.針對狀態(tài)重置的動態(tài)反饋控制系統(tǒng)，通過分析對數量化器的特性，設計了狀態(tài)重置的基于觀測器的控制器，并用該控制器來降低量化器對系統(tǒng)的影響。由Lyap