【摘要】：濾波器的主要作用是在外界干擾的情況下,消除干擾對信號(hào)的影響,從而對一個(gè)狀態(tài)或者信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。如今,濾波器在網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中扮演著重要的角色,但是,由于網(wǎng)絡(luò)帶寬有限,數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí),會(huì)出現(xiàn)過載、數(shù)據(jù)丟失以及時(shí)延等問題,因此傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)方法并不適用于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。耗散濾波是H_?濾波和無源濾波的結(jié)合,綜合考慮信號(hào)的增益和相位信息,對信號(hào)的估計(jì)更加準(zhǔn)確。此外,濾波器的參數(shù)會(huì)受到本身物理特性及環(huán)境因素的影響產(chǎn)生變化,這會(huì)造成濾波誤差系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)。因此,在網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中研究濾波誤差系統(tǒng)的非脆弱耗散濾波問題具有重要意義。本課題研究內(nèi)容如下:針對網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中傳感器-濾波器之間存在隨機(jī)一步時(shí)延和多丟包的情況,同時(shí)考慮到濾波器參數(shù)存在攝動(dòng),采用狀態(tài)增廣方法,設(shè)計(jì)對系統(tǒng)待估信號(hào)進(jìn)行估計(jì)的非脆弱耗散擴(kuò)維濾波器。首先使用Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式(Linear matrix inequality,LMI)分析方法,推導(dǎo)出滿足濾波誤差系統(tǒng)穩(wěn)定和耗散性能要求的非脆弱耗散擴(kuò)維濾波器存在的充分條件,然后將非脆弱耗散濾波問題轉(zhuǎn)化為求解LMI的問題,最后通過求解LMI得到非脆弱耗散擴(kuò)維濾波器的參數(shù)表達(dá)式。針對非線性網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中濾波器參數(shù)存在攝動(dòng)的情況,考慮傳感器-濾波器之間存在隨機(jī)一步時(shí)延和多丟包,設(shè)計(jì)一種非脆弱耗散全階濾波器。結(jié)合Lyapunov函數(shù)和LMI方法推導(dǎo)出非脆弱耗散全階濾波器存在的充分條件,再通過解LMI得出非脆弱耗散全階波器參數(shù)的求解表達(dá)式。所設(shè)計(jì)的濾波器不僅是非脆弱的,而且可以使濾波誤差系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性和耗散性能要求。針對非線性網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中存在的隨機(jī)一步時(shí)延和多丟包以及量化誤差的情況,同時(shí)考慮到濾波器參數(shù)存在攝動(dòng),設(shè)計(jì)一種非脆弱量化耗散濾波器。首先結(jié)合靜態(tài)量化器對系統(tǒng)進(jìn)行建模,然后基于Lyapunov穩(wěn)定性理論,使用LMI推導(dǎo)出使濾波誤差系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性和耗散性能要求的非脆弱量化耗散濾波器存在的充分條件,再通過解LMI得出耗散量化濾波器參數(shù)的求解表達(dá)式。所設(shè)計(jì)的濾波器可以保證濾波誤差系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定且滿足耗散性能要求。每個(gè)研究都給出了具體的數(shù)值仿真驗(yàn)證所提方法的有效性和可行性。
【圖文】：

0.7328參數(shù)攝動(dòng)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)耗散濾波器參數(shù)如下：0.6325 - 0.8002 0.0289-0.0016 0.0069 - 0.4951-0.3757 0.6251 0.8553f A ，，-0.04440.0479-0.0289f B 0.0702 -0.1797 0.0366 f 在實(shí)際的系統(tǒng)中，濾波器參數(shù)存在攝動(dòng)即f A ，f B ，f C 不等于零數(shù)攝動(dòng)所設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)耗散濾波器在實(shí)際運(yùn)行中由于參數(shù)攝動(dòng)的影響.7364。對比發(fā)現(xiàn)，發(fā)生濾波器參數(shù)攝動(dòng)時(shí)非脆弱耗散濾波器的性能指標(biāo)器性能指標(biāo) 要小，說明本文所用的非脆弱耗散濾波器有更好的擾動(dòng) z ( k)值與采用非脆弱量化耗散濾波器時(shí)的估計(jì) ( )fz k曲線如圖 3-2。從 收斂于 ，說明在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下存在時(shí)延和多丟包時(shí)的非脆弱有效的。

-1.0905 -1.1645 0.4671 0.4963 0.00130.4857 0.2565 - 0.1398 - 0.1720 - 0.0008-0.8796 -1.3818 0.2421 - 0.3477 - 0.0025-0.0634 - 0.2373 0.1196 0.1112 0.0000-0.0385fA - 0.0611 0.0231 0.0179 - 0.0000 ,-0.55390.1482-0.4579-0.3401-52.8181f B -0.0619 -0.4009 0.2350 0.3271 0.0005 fC ,-0.1726fD 是，在實(shí)際的系統(tǒng)中，濾波器參數(shù)存在攝動(dòng)即f A ，f B ，f C ，f D 不等于不考慮參數(shù)攝動(dòng)所設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)量化耗散濾波器在實(shí)際運(yùn)行中由于參數(shù)攝動(dòng)的能指標(biāo) 1.0233。對比發(fā)現(xiàn)，發(fā)生濾波器參數(shù)攝動(dòng)時(shí)非脆弱量化耗散濾波器標(biāo) 比傳統(tǒng)量化耗散濾波器性能指標(biāo) 要小，說明本章所用的非脆弱量化耗散更好的擾動(dòng)抑制性能。統(tǒng)的 z ( k)值與采用非脆弱量化耗散濾波器時(shí)的估計(jì) ( )fz k曲線如圖 4-2。從圖出， 收斂于 ，說明在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下存在時(shí)延和多丟包時(shí)的非脆弱量化器設(shè)計(jì)是有效的。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：2590327