基于Delta算子的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)魯棒H∞濾波.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)控制理論的要求越來(lái)越高。無(wú)處不在的通信網(wǎng)絡(luò)，智能設(shè)備的大規(guī)模使用以及對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)際需求奠定了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)使位置不同、性能各異的被控對(duì)象，在傳輸其系統(tǒng)信息和控制信號(hào)時(shí)，均以網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，代表了先進(jìn)控制系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特點(diǎn)。相比于經(jīng)典的Kalman濾波，H∞濾波方法在面對(duì)實(shí)際中存在的系統(tǒng)的不確定性問(wèn)題時(shí)，具有更好的性能。利用H∞濾波對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，有利

2、于控制策略的實(shí)現(xiàn)。Delta算子方法不僅可以使離散與連續(xù)的系統(tǒng)模型納入統(tǒng)一框架內(nèi)，且能夠較好地解決傳統(tǒng)的移位算子在高速采樣時(shí)所引起的病態(tài)條件問(wèn)題。因此，利用Delta算子離散化方法，分析具有不確定性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的魯棒濾波問(wèn)題具有重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文主要研究了Delta算子方法描述的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失的魯棒H∞濾波問(wèn)題，分別利用時(shí)滯系統(tǒng)理論及切換系統(tǒng)理論，建立了不同的系統(tǒng)模型，并設(shè)計(jì)了滿足系統(tǒng)魯棒H∞性

3、能的濾波器，其主要工作如下：
　　首先，考慮系統(tǒng)中存在的隨時(shí)間不斷變化的網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延，并考慮了存在于系統(tǒng)狀態(tài)方程中且滿足范數(shù)有界的不確定性的情況，基于Delta算子離散化方法，利用時(shí)滯系統(tǒng)的理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立狀態(tài)方程，并根據(jù)H∞性能建立濾波器方程，由此得到Delta算子系統(tǒng)下的濾波誤差方程，通過(guò)建立李雅普諾夫泛函，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。利用Schur補(bǔ)引理將矩陣不等式轉(zhuǎn)化成等價(jià)的線性矩陣不等式(LMI)形式，求解線性矩陣不等式得到

4、使系統(tǒng)穩(wěn)定的條件和性能指標(biāo)，并求得濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)。
　　其次，考慮系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)包丟失情況，建立了由Delta算子描述的，具有數(shù)據(jù)包丟失現(xiàn)象的不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，利用切換系統(tǒng)的理論，將數(shù)據(jù)包丟失和沒(méi)有發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失兩種情況下的系統(tǒng)分別建立為兩個(gè)子系統(tǒng)模型。并將誤差系統(tǒng)建模為具有兩個(gè)子系統(tǒng)的離散時(shí)間切換系統(tǒng)。通過(guò)求解一組線性矩陣不等式的方法給出使濾波誤差系統(tǒng)滿足指數(shù)穩(wěn)定和魯棒H∞性能指標(biāo)的充分條件，并得到濾波器系數(shù)。
　　最