通信受限約束下Delta算子網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)H∞濾波方法.pdf

1、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)近年來飛速發(fā)展，并在相互合作中形成了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked control systems，NCSs)。與點(diǎn)對點(diǎn)的傳統(tǒng)控制方式相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有資源共享、方便維護(hù)、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。然而引入網(wǎng)絡(luò)同樣也會產(chǎn)生其它問題，如通信受限、數(shù)據(jù)包丟失、隨機(jī)時延等，因此對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行濾波估計就尤為重要。不同的濾波方法能反應(yīng)系統(tǒng)的不同特征，而H∞濾波能較好反應(yīng)系統(tǒng)的魯棒性，因此成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的濾波首

2、選。
　　針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究普遍都是將離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)分開討論，Delta算子模型不僅能很好地將連續(xù)系統(tǒng)與離散系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一，還能解決在高速采樣的情況下傳統(tǒng)移位算子邊界不穩(wěn)定的問題。綜上所述，利用Delta算子模型研究網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的濾波問題具有重要的意義和應(yīng)用價值。
　　本文是在國家自然科學(xué)基金《高速采樣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障檢測與濾波的統(tǒng)一方法》項目下進(jìn)行研究的。利用Delta算子方法重點(diǎn)研究了通信受限情形下的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)濾波問

3、題，包括數(shù)據(jù)包丟失系統(tǒng)的H∞濾波問題，不確定系統(tǒng)的H∞濾波問題，和隨機(jī)時延系統(tǒng)的H∞濾波問題，分別建立了不同的狀態(tài)空間模型進(jìn)行分析與設(shè)計。本文的主要結(jié)果如下：
　　(1)針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在丟包和通信受限的現(xiàn)象，基于Delta算子模型，設(shè)計了相關(guān)H∞濾波器。用馬爾可夫鏈和通信序列分別對丟包和通信受限問題進(jìn)行描述，引入Delta算子構(gòu)造相關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，建立濾波誤差系統(tǒng)。利用Lyapunov函數(shù)證明濾波誤差系統(tǒng)的隨機(jī)穩(wěn)定性，并

4、求解相關(guān)線性矩陣不等式(Linear matrix inequalities，LMIs)，完成濾波器設(shè)計。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所述方法的可行性。
　　(2)討論了基于 Delta算子的不確定系統(tǒng)在通信受限情況下的H∞濾波問題。利用Delta算子描述系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，然后構(gòu)建濾波誤差系統(tǒng)，濾波誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件則由Lyapunov函數(shù)證明得出。設(shè)計一類滿足H∞性能的濾波器并求出濾波器參數(shù)。
　　(3)研究了同時發(fā)生隨機(jī)時延