【摘要】：自從20世紀(jì)60年代,濾波理論與濾波器設(shè)計(jì)方法由學(xué)者創(chuàng)立以來,它便成為自動控制領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)問題,并得到越來越多學(xué)者的廣泛關(guān)注。而隨著社會的不斷進(jìn)步,人們對通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的要求也在不斷地提高,因?yàn)闉榱藢?shí)現(xiàn)不同區(qū)域部件之間的遠(yuǎn)程操控與資源的共享,有愈來愈多的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)控制系統(tǒng),即稱之為“網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked Control Systems,NCSs)”。但由于網(wǎng)絡(luò)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(luò)誘導(dǎo)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(shí)際工程設(shè)計(jì)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(luò)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(luò)控制系統(tǒng)的魯棒濾波問題進(jìn)行研究具有一定的實(shí)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(jī)時延的參數(shù)不確定離散網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上分析了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下具有隨機(jī)時延的￥H與￥-ll2的魯棒濾波問題。基于李雅普諾夫穩(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(luò)環(huán)境下的隨機(jī)時延,同時選取適當(dāng)?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(luò)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(biāo)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(luò)而引起的測量數(shù)據(jù)的隨機(jī)丟失,對系統(tǒng)分別進(jìn)行了魯棒H_∞與l_2-l_∞性能指標(biāo)的分析,并設(shè)計(jì)出與性能相對應(yīng)的全階濾波器。通過選取適當(dāng)形式的Lyapunov函數(shù),以及借助線性矩陣不等式的方法來推導(dǎo)出全階濾波器存在的充分條件。同時,所設(shè)計(jì)的濾波器能夠使得網(wǎng)絡(luò)化濾波誤差系統(tǒng)均方漸近穩(wěn)定且具有相應(yīng)的性能指標(biāo)。最后,以連續(xù)攪拌反應(yīng)釜為應(yīng)用背景,建立了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下具有隨機(jī)時延與丟包的參數(shù)不確定離散CSTR系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并研究了其￥H魯棒濾波問題。采用兩個相互獨(dú)立取值為0和1的伯努利分布序列來描述網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的隨機(jī)時延與測量輸出,同時選取適當(dāng)?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(luò)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(biāo),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)魯棒濾波器的設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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?xì)夥矫娴拈_采與應(yīng)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(luò)技術(shù)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(dāng)中的作業(yè)質(zhì)量以及序進(jìn)行嚴(yán)控把關(guān)，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(yùn)通訊的長距離傳輸，就需要有效的濾波算法運(yùn)用到其中。CSs 在航空航天中的運(yùn)用越來越廣泛了，文獻(xiàn)[48]將魯棒 H∞濾波運(yùn)用到對接交匯系統(tǒng)之中，通過運(yùn)用 C-W 方程來對需要進(jìn)行對接的航天器進(jìn)模，與此同時，設(shè)計(jì)出的全階濾波器來滿足相應(yīng)的性能指標(biāo)。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(luò)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(xué)者發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在社會的應(yīng)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(xué)者來進(jìn)行研究。這一節(jié)將分別導(dǎo)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(dǎo)奠定基礎(chǔ)。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(yīng)釜模型示意圖，其具體流程為物料aX 和bX 由控制閥進(jìn)入到反應(yīng)釜內(nèi)部，在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，成品 C 由出口 K 輸出�，F(xiàn)對反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)條件做如下假設(shè)：物料aX 和bX 在反應(yīng)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(xiàn)[58]的方法對系統(tǒng)（5.6）進(jìn)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(jì)的狀態(tài)向量； A, B ,C,D,L 是已知的實(shí)數(shù)矩陣， A, B為不確定系數(shù)矩陣且滿足下列的假設(shè)[55]： 1 2 A B MF k N N（5.8）其中，1 2M , N ,N 為適當(dāng)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(luò)引入到 CSTR 系統(tǒng)中，其濾波示意圖如下：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2754080