時(shí)滯切換系統(tǒng)魯棒濾波問(wèn)題研究.pdf

1、作為一類重要的混雜系統(tǒng)，切換系統(tǒng)能夠有效地描述由一般線性模型無(wú)法刻畫的實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)，如電力系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等人類當(dāng)今社會(huì)最關(guān)注的領(lǐng)域，針對(duì)它們的控制與估計(jì)問(wèn)題是控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，目前已取得了不少研究成果。盡管如此，一方面，多數(shù)這類系統(tǒng)均不可避免地存在時(shí)滯和非線性等可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降的因素;另一方面，除了實(shí)際建模所帶來(lái)的不確定性，系統(tǒng)還必然受到來(lái)自外界的、統(tǒng)計(jì)特性未知的干擾。本文重點(diǎn)考慮上述多重因素影響下，切換系統(tǒng)的魯棒估計(jì)問(wèn)

2、題。
　　本文分析了切換系統(tǒng)與一般系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，采用平均駐留時(shí)間方法，對(duì)受限切換規(guī)則的系統(tǒng)提出了相應(yīng)的濾波器設(shè)計(jì)方法，并推導(dǎo)了駐留時(shí)間與估計(jì)性能之間的關(guān)系。先后考慮連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)與時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒多目標(biāo)濾波問(wèn)題，非線性中立切換系統(tǒng)的H∞濾波問(wèn)題，存在異步切換的分布式時(shí)滯非線性切換系統(tǒng)H∞濾波問(wèn)題，離散時(shí)間非線性切換系統(tǒng)的魯棒非脆弱廣義H2濾波，離散時(shí)間奇異切換系統(tǒng)的嚴(yán)格（Q，S，R）-λ耗散性濾波等問(wèn)

3、題。
　　考慮到切換系統(tǒng)的多子系統(tǒng)特性，為了更好地研究切換系統(tǒng)性能，首先研究了一類具有凸多面體參數(shù)不確定性的連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的多目標(biāo)魯棒濾波問(wèn)題?；谟薪鐚?shí)引理得到了新的保證濾波誤差系統(tǒng)α穩(wěn)定且具有廣義H2性能的充要條件和顯式的濾波器參數(shù)表達(dá)。對(duì)一類存在時(shí)變時(shí)滯的不確定系統(tǒng)，采用參數(shù)依賴Lyapunov-Krasovskii泛函方法，給出了不確定時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)α穩(wěn)定且具有廣義H2性能的非線性條件。并將該條件轉(zhuǎn)化為一組線性矩陣不等式，得到

4、相應(yīng)濾波器存在的條件。
　　繼而對(duì)切換系統(tǒng)的魯棒濾波問(wèn)題進(jìn)行了一系列研究?？紤]了具有中立型時(shí)滯項(xiàng)的一類混合時(shí)滯非線性切換系統(tǒng)的H∞濾波問(wèn)題，針對(duì)滿足Lipschitz條件的非線性函數(shù)項(xiàng)，通過(guò)設(shè)計(jì)一組參數(shù)依賴Lyapunov-Krasovskii泛函，并采用平均駐留時(shí)間方法，得到了新的時(shí)滯依賴條件，保證了濾波誤差系統(tǒng)在受限切換律下指數(shù)穩(wěn)定，且滿足H∞性能。該條件同時(shí)依賴于離散型和中立型時(shí)滯界。建立了生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中立型混合時(shí)滯非線性

5、切換系統(tǒng)模型，通過(guò)數(shù)值仿真，驗(yàn)證了所提出方法的有效性。
　　研究存在分布式時(shí)滯項(xiàng)的一類混合時(shí)滯非線性切換系統(tǒng)的H∞濾波問(wèn)題，考慮了由切換信號(hào)時(shí)延而導(dǎo)致的異步切換現(xiàn)象對(duì)估計(jì)性能的影響。針對(duì)比前一問(wèn)題更為一般的、滿足扇形約束條件的非線性函數(shù)，根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性理論，分析了系統(tǒng)分別位于不匹配周期與匹配周期上的指數(shù)穩(wěn)定性與H∞性能，推導(dǎo)了濾波器存在的條件，并以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值例子驗(yàn)證了所得結(jié)果。
　　濾波器在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，模

6、擬信號(hào)抽樣時(shí)有限字長(zhǎng)產(chǎn)生的量化誤差和數(shù)值計(jì)算求解過(guò)程中的舍入誤差都會(huì)造成結(jié)果的偏差，因此設(shè)計(jì)濾波器時(shí)盡量降低對(duì)各種誤差的靈敏度是非常必要的。對(duì)于一類存在時(shí)變時(shí)滯的離散時(shí)間非線性切換系統(tǒng)，引入隨機(jī)變量來(lái)描述量化與舍入誤差發(fā)生概率對(duì)濾波器增益的影響，并以范數(shù)有界不確定性來(lái)建模濾波器誤差。通過(guò)設(shè)計(jì)Lyapunov-Krasovskii泛函，采用平均駐留時(shí)間方法，得到了保證濾波誤差系統(tǒng)均方指數(shù)穩(wěn)定的充分條件，該條件也保證了系統(tǒng)存在外干擾時(shí)的廣義