控制系統(tǒng)中的信息描述與方法.pdf

1、控制系統(tǒng)研究的信息觀點和方法已越來越受到控制領(lǐng)域的重視.然而目前大多數(shù)成果只是采用信息測度函數(shù)作為系統(tǒng)性能的分析和設(shè)計目標函數(shù),結(jié)合相應的優(yōu)化等手段進行研究,而確實將控制系統(tǒng)置于信息論(信息傳輸)的框架中考慮的卻相對較少.論文以有別于傳統(tǒng)控制理論的獨特視角--信息的觀點研究控制系統(tǒng),采用Shannon信息論中的熵、互信息、Kullback-Leibler信息及相應的信息率分別考察了控制系統(tǒng)在時域和頻域中信息和不確定性的傳輸和變化,討論了

2、狀態(tài)估計、模型化、H∞控制及控制系統(tǒng)性能極限和設(shè)計約束等領(lǐng)域的相關(guān)問題.具體來說主要進行了以下幾個方面的研究.時域:1)通過分析系統(tǒng)狀態(tài)估計中先驗和后驗信息變化討論了隨機系統(tǒng)的可估計性問題,給出在最小最大熵估計意義下一般系統(tǒng)的可估計性定義,并揭示出線性高斯系統(tǒng)的可估計性與相應確定性系統(tǒng)的可觀測性之間存在互為充分必要條件的關(guān)系.2)分析了隨機系統(tǒng)狀態(tài)空間模型中的信息和條件信息描述機制.頻域:3)分析了幾類系統(tǒng)中的信息和不確定性傳輸,考察了

3、系統(tǒng)中有關(guān)變量的熵率、互信息率和Kullback-Leibler信息率之間的關(guān)系,4)從信息論的角度考察控制系統(tǒng)性能的內(nèi)在局限.5)將Ashby提出的變異度的概念由信號推廣到系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的變異度定義,進一步闡述了控制系統(tǒng)的變異度定律:針對調(diào)節(jié)系統(tǒng),提出了"廣義變異度守恒定律",對前人的結(jié)論進行了修正;針對跟蹤系統(tǒng),提出了基于基本信息條件的"變異度必備定律".我們的研究體現(xiàn)了信息傳輸和傳統(tǒng)控制理論的結(jié)合,彌補了信息論方法的一些不足.盡