【摘要】：非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)/濾波問題是當(dāng)今熱門研究問題之一,相關(guān)估計(jì)方法可應(yīng)用于電力系統(tǒng)、雷達(dá)定位和人臉識(shí)別等領(lǐng)域。要研究、分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的性能,就需要知道該系統(tǒng)的狀態(tài)信息。然而,系統(tǒng)的狀態(tài)信息往往是不可測的,故設(shè)計(jì)有效的狀態(tài)估計(jì)/濾波算法來跟蹤該動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)顯得十分重要。一方面,非線性在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中是普遍存在的,需要設(shè)計(jì)適合的非線性狀態(tài)估計(jì)/濾波器來削弱非線性擾動(dòng)帶來的影響。另一方面,遠(yuǎn)程的狀態(tài)估計(jì)/濾波器并不能實(shí)時(shí)地接收相關(guān)有用信息,而是在通訊約束的影響下導(dǎo)致只有部分信息能傳輸?shù)綘顟B(tài)估計(jì)/濾波器端,如需要考慮信號(hào)量化、數(shù)據(jù)丟失、通信協(xié)議以及狀態(tài)飽和等現(xiàn)象。因此,基于可獲得的部分有效信息,對(duì)系統(tǒng)的未知狀態(tài)進(jìn)行有效的估計(jì)具有重要的理論研究意義和實(shí)用價(jià)值。本文將針對(duì)幾類通訊約束影響下的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng),設(shè)計(jì)基于方差約束的遞推狀態(tài)估計(jì)/濾波算法,具體內(nèi)容如下:1.研究一類具有隨機(jī)發(fā)生不確定性和信號(hào)量化的時(shí)變非線性系統(tǒng)的魯棒濾波問題。系統(tǒng)建模誤差由范數(shù)有界不確定性刻畫且信號(hào)量化由對(duì)數(shù)量化器實(shí)現(xiàn)。首先,基于系統(tǒng)的可測信息,構(gòu)造新穎的時(shí)變遞推濾波器。然后,利用隨機(jī)分析方法,找到了濾波誤差協(xié)方差的上界。再次,設(shè)計(jì)有效濾波器增益來最小化此上界。另外,給出了判別濾波誤差滿足均方指數(shù)有界性的充分條件。最后,通過Matlab算例仿真,驗(yàn)證了所提魯棒濾波策略的優(yōu)越性和有效性。2.基于方差約束方法,探討了一類具有隨機(jī)不確定性和連續(xù)丟包現(xiàn)象的時(shí)變系統(tǒng)的彈性濾波問題。為了減少網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)和節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源,引入了基于事件的通信機(jī)制。用隨機(jī)不確定性刻畫建模誤差且用服從Bernoulli分布的隨機(jī)變量描述了數(shù)據(jù)包連續(xù)丟失情形�；谙到y(tǒng)的可測信息,構(gòu)造了有效的時(shí)變?yōu)V波器。然后,利用不等式處理技術(shù),給出了濾波誤差協(xié)方差的上界。再次,設(shè)計(jì)一個(gè)可以最小化此上界的濾波器增益。最后,利用Matlab數(shù)值仿真,驗(yàn)證了所提算法的有效性和可行性。3.針對(duì)一類具有多重測量丟失和隨機(jī)切換拓?fù)涞臅r(shí)變耦合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),解決了該類復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)事件的彈性狀態(tài)估計(jì)問題。采用一列具有確定概率的隨機(jī)變量刻畫了多重測量丟失現(xiàn)象。采用事件觸發(fā)通信機(jī)制來降低數(shù)據(jù)擁堵發(fā)生的可能性。同時(shí),利用Bernoulli隨機(jī)變量以及白噪聲描述了隨機(jī)切換拓?fù)洮F(xiàn)象。基于系統(tǒng)的可測信息,構(gòu)造了新型的時(shí)變彈性狀態(tài)估計(jì)器。然后,給出了估計(jì)誤差協(xié)方差上界的具體表達(dá)式。接著,設(shè)計(jì)了合理的估計(jì)器增益來實(shí)現(xiàn)此上界的最小化。最后,通過Matlab數(shù)值仿真,驗(yàn)證了所提算法的有效性和可行性。4.基于方差約束方法,解決了一類具有隨機(jī)通信協(xié)議的飽和時(shí)變復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的魯棒狀態(tài)估計(jì)問題。通過引入隨機(jī)通信協(xié)議來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信息的傳輸順序,從而避免一些網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)生�；诳蓽y的輸出信息,構(gòu)造了時(shí)變魯棒狀態(tài)估計(jì)器。然后,采用不等式處理技術(shù),得到了估計(jì)誤差協(xié)方差上界的遞推方程。其次,設(shè)計(jì)了有效的估計(jì)器增益來優(yōu)化該上界。另外,給出了最優(yōu)上界的跡滿足一致有界性的充分條件。最后,通過Matlab算例仿真,驗(yàn)證了所提算法的有效性和可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

-20-圖 2-2 在不同的算法下狀態(tài)1,kx 及其估計(jì)1, | k kx 的軌跡Fig. 2-2 State1,kx and its estimation1, | k kx via different method

log(MSE1)及其上界Fig.2-4log(MSE1)anditsupperbound

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本文編號(hào)：2737657