【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)在智能電網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,基于WSN的分布式濾波問題在理論實(shí)踐領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注.然而,這種分布式濾波系統(tǒng)中存在著多種傳感器共同監(jiān)測(cè)目標(biāo)輸出,以及不同功能的傳感器節(jié)點(diǎn)共存共享數(shù)據(jù)(如,利用分簇協(xié)議來分割WSN,使得簇頭作為估計(jì)器接收簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的采樣信息并通過簇間拓?fù)涔蚕砉烙?jì)信息等現(xiàn)象).因此,如何處理多傳感器采樣數(shù)據(jù)共享導(dǎo)致的執(zhí)行區(qū)間復(fù)雜耦合關(guān)系以及有效的分布式估計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成為分布式濾波器設(shè)計(jì)的重要問題.針對(duì)帶有自適應(yīng)事件觸發(fā),多率采樣和拓?fù)淝袚Q的多傳感網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng),研究了以下的分布式濾波設(shè)計(jì)問題:(1)研究了基于分布式自適應(yīng)事件觸發(fā)傳輸機(jī)制的非線性系統(tǒng)的分布式H∞濾波問題.分布式自適應(yīng)事件觸發(fā)傳輸機(jī)制的濾波器間采樣狀態(tài)的傳輸既取決于當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)和自身最新釋放數(shù)據(jù)之間的誤差,同時(shí)還取決于自身和鄰居節(jié)點(diǎn)的最新釋放的數(shù)據(jù)之間的誤差.相較于固定參數(shù)的觸發(fā)機(jī)制,依賴于濾波器間網(wǎng)絡(luò)狀況和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的自適應(yīng)參數(shù)可動(dòng)態(tài)變化,且通過適當(dāng)調(diào)整閾值參數(shù)可節(jié)約通訊資源.基于Lyapunov-Krasovkii泛函和分布式自適應(yīng)事件觸發(fā)傳輸機(jī)制,給出了分布式H∞一致性濾波性能判據(jù)和濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法的充分條件.(2)研究了自適應(yīng)事件觸發(fā)傳輸機(jī)制下帶有拓?fù)淝袚Q的離散系統(tǒng)的分布式H∞濾波問題.首先,由于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)通訊的不確定性,利用Markov鏈來建模濾波器間的拓?fù)淠B(tài)切換過程.其次,為減少計(jì)算負(fù)擔(dān)和節(jié)約有限的通信資源,提出了一個(gè)新的分布式自適應(yīng)事件觸發(fā)傳輸機(jī)制.基于自適應(yīng)事件觸發(fā)機(jī)制,自適應(yīng)參數(shù)依賴于濾波間網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能.最后,通過設(shè)計(jì)Lyapunov-Krasovskkii穩(wěn)定性理論,證明了所設(shè)計(jì)的濾波器可確保濾波誤差系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性并給出了濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)方法的充分條件.(3)研究了一類基于雙側(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)分布式H∞濾波問題.考慮到多物理量傳感器多率采樣方式,首先設(shè)計(jì)了一種匹配機(jī)制來同步每個(gè)傳輸通道成功傳輸?shù)牟蓸訑?shù)據(jù)和每個(gè)局部子濾波器的相應(yīng)采樣數(shù)據(jù),并且構(gòu)建了基于多率采樣數(shù)據(jù)的雙側(cè)網(wǎng)絡(luò)化分布式濾波系統(tǒng)框架.雙側(cè)網(wǎng)絡(luò)包括系統(tǒng)到濾波器和濾波器間的兩類數(shù)據(jù)傳輸通道.通過整合第一類網(wǎng)絡(luò)中多率采樣方式、多通道傳輸誘導(dǎo)的互異時(shí)延和數(shù)據(jù)丟包等特征以及第二類網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)淝袚Q,多傳感網(wǎng)絡(luò)化分布式一致性濾波系統(tǒng)被建模為一切換時(shí)滯系統(tǒng).利用Lyapunov-Krasovskkii泛函,給出了分布式H∞濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法.最后,總結(jié)了全文的研究成果,并給出了未來的進(jìn)一步研究方向.
【圖文】：

考慮一類帶有多傳感器多率采樣的分布式濾波系統(tǒng),如圖4.1所示.分布式濾波框架是由兩部分網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的,第一類網(wǎng)絡(luò)是由傳感器到濾波器組成的網(wǎng)絡(luò),線性系統(tǒng)的輸出子向量分別由帶有不同采樣周期的傳感器來采樣,即多率采樣(MRS) .采樣數(shù)據(jù)通過具有多個(gè)通信通道的不理想網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給邏輯匹配器.第二類網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)濾波器節(jié)點(diǎn)組成的分布式濾波器網(wǎng)絡(luò).在濾波器框架下,每個(gè)濾波器節(jié)點(diǎn)都分別由包含匹配器和零階保持器(ZOH)的執(zhí)行器、濾波器和存儲(chǔ)器組成.當(dāng)對(duì)象的采樣數(shù)據(jù)成功到達(dá)執(zhí)行器時(shí),從存儲(chǔ)器中尋找相同時(shí)間戳的濾波器采樣數(shù)據(jù)且計(jì)算它們之間的誤差信號(hào)作為其輸出.然后通過(ZOH)保持且驅(qū)動(dòng)濾波器來估計(jì)對(duì)象的狀態(tài).因此,濾波器相應(yīng)的輸出子向量由傳感器組 分別采樣并且將這些采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖器中,其中傳感器組 和第一類網(wǎng)絡(luò)中的傳感器具有相同的采樣周期
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TN713

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本文編號(hào)：2610002