【摘要】：自從20世紀60年代,濾波理論與濾波器設計方法由學者創(chuàng)立以來,它便成為自動控制領域內(nèi)的熱點問題,并得到越來越多學者的廣泛關注。而隨著社會的不斷進步,人們對通信、計算機等技術的要求也在不斷地提高,因為為了實現(xiàn)不同區(qū)域部件之間的遠程操控與資源的共享,有愈來愈多的控制系統(tǒng)設計成由網(wǎng)絡來實現(xiàn)的閉環(huán)控制系統(tǒng),即稱之為“網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(Networked Control Systems,NCSs)”。但由于網(wǎng)絡的引入,數(shù)據(jù)信號在各個部件之間傳輸?shù)倪^程中存在著網(wǎng)絡誘導時延、數(shù)據(jù)丟包、參數(shù)不確定性等不利因素對系統(tǒng)性能的影響,以及在實際工程設計中,外部干擾的存在和外部環(huán)境對某些敏感的元器件的影響,使得網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中的濾波問題顯得越來越突出與迫切。因此,對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的魯棒濾波問題進行研究具有一定的實用價值與理論意義。本論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,建立了具有隨機時延的參數(shù)不確定離散網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)數(shù)學模型,并在此基礎上分析了網(wǎng)絡環(huán)境下具有隨機時延的￥H與￥-ll2的魯棒濾波問題�；诶钛牌罩Z夫穩(wěn)定性理論,采用取值為0和1的伯努利分布序列來描述網(wǎng)絡環(huán)境下的隨機時延,同時選取適當?shù)睦钛牌罩Z夫函數(shù),利用線性矩陣不等式的方法解決網(wǎng)絡化濾波誤差系統(tǒng)中的穩(wěn)定性問題,并提出誤差系統(tǒng)的均方漸近穩(wěn)定和滿足給定的￥H與￥-ll2性能指標的充分條件。其次,以一類典型的含有定時滯的離散系統(tǒng)為研究對象,通過引入伯努利概率分布序列來描述由網(wǎng)絡而引起的測量數(shù)據(jù)的隨機丟失,對系統(tǒng)分別進行了魯棒H_∞與l_2-l_∞性能指標的分析,并設計出與性能相對應的全階濾波器。通過選取適當形式的Lyapunov函數(shù),以及借助線性矩陣不等式的方法來推導出全階濾波器存在的充分條件。同時,所設計的濾波器能夠使得網(wǎng)絡化濾波誤差系統(tǒng)均方漸近穩(wěn)定且具有相應的性能指標。最后,以連續(xù)攪拌反應釜為應用背景,建立了網(wǎng)絡環(huán)境下具有隨機時延與丟包的參數(shù)不確定離散CSTR系統(tǒng)的數(shù)學模型,并研究了其￥H魯棒濾波問題。采用兩個相互獨立取值為0和1的伯努利分布序列來描述網(wǎng)絡環(huán)境下的隨機時延與測量輸出,同時選取適當?shù)睦钛牌罩Z夫函數(shù),利用線性矩陣不等式的方法解決網(wǎng)絡化濾波誤差系統(tǒng)中的穩(wěn)定性問題,并提出誤差系統(tǒng)的均方漸近穩(wěn)定的充分條件,同時滿足給定的￥H性能指標,進而實現(xiàn)魯棒濾波器的設計。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP13;TN713
【圖文】：

油自動化監(jiān)督控制系統(tǒng)[41，57]在石油天燃氣方面的開采與應用得到了廣，由于在石油天然氣開采的過程中所需的數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)整理與處理較大，因此，依托現(xiàn)代化網(wǎng)絡技術將這些數(shù)據(jù)高效的管理，以提高開采質(zhì)量。自動化監(jiān)督控制系統(tǒng)主要對于石油鉆井工作當中的作業(yè)質(zhì)量以及序進行嚴控把關，提高產(chǎn)業(yè)的智能自動化程度。而要保證系統(tǒng)的高效運通訊的長距離傳輸，就需要有效的濾波算法運用到其中。CSs 在航空航天中的運用越來越廣泛了，文獻[48]將魯棒 H∞濾波運用到對接交匯系統(tǒng)之中，通過運用 C-W 方程來對需要進行對接的航天器進模，與此同時，設計出的全階濾波器來滿足相應的性能指標。除此之 在智能汽車控制系統(tǒng)[40]也得到了一定程度的發(fā)展。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的魯棒濾波的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀些年來，國內(nèi)外的學者發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在社會的應用方面具有越來越用與研究價值，所以吸引了越來越多的學者來進行研究。這一節(jié)將分別導時延、數(shù)據(jù)丟包、參數(shù)不確定性三個方面來概述網(wǎng)控系統(tǒng)的魯棒濾波。

的理論推導奠定基礎。圖 5.1 CSTR 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖 5.1 顯示為連續(xù)攪拌反應釜模型示意圖，其具體流程為物料aX 和bX 由控制閥進入到反應釜內(nèi)部，在適當?shù)臏囟认逻M行化學反應，成品 C 由出口 K 輸出。現(xiàn)對反應釜內(nèi)的反應條件做如下假設：物料aX 和bX 在反應釜內(nèi)是均勻混合的；

2x t A A KK x t B B ty t Cx t D tz t Lx t （5.6）參照文獻[58]的方法對系統(tǒng)（5.6）進行離散化處理，得到如下離散化系統(tǒng)： 1yzx k A A x k B B kk Cx k D kk Lx k （5.7）其中： (k) Rnx 為系統(tǒng)的狀態(tài)向量； (k) Rq 為系統(tǒng)的外部噪聲且屬于2l [0, )；(k) Rpz 是被估計的狀態(tài)向量； A, B ,C,D,L 是已知的實數(shù)矩陣， A, B為不確定系數(shù)矩陣且滿足下列的假設[55]： 1 2 A B MF k N N（5.8）其中，1 2M , N ,N 為適當維數(shù)的已知常數(shù)矩陣， (k) Ri jF 為一個未知矩陣，且滿足 (k) (k) ITF F 。將無線網(wǎng)絡引入到 CSTR 系統(tǒng)中，其濾波示意圖如下：

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本文編號：2754080