發(fā)布時間：2020-08-23 19:16

【摘要】：濾波技術(shù)一直是數(shù)字處理領(lǐng)域的熱門課題之一,其在航天航空、工業(yè)生產(chǎn)、軍用科技等方面都有著極其廣泛的應(yīng)用。近些年隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,基于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的濾波方法得到了極大重視。隨著濾波理論與應(yīng)用技術(shù)的不斷提升與發(fā)展,現(xiàn)今基于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的濾波方法層出不窮,有效地解決了工業(yè)生產(chǎn)中大量實際問題,提升了現(xiàn)實生產(chǎn)力。本文借助非零和納什博弈來描述多目標(biāo)濾波問題,考慮丟包環(huán)境下的魯棒最優(yōu)濾波,分別給出有限時間和無限時間下的魯棒最優(yōu)濾波器增益和最差擾動信號的解析解。針對物理模型同時存在隨機噪聲和不確定性噪聲的情況,實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)缺失時的魯棒最優(yōu)濾波。具體可將內(nèi)容分為:第一部分:定義系統(tǒng)在同時存在隨機噪聲和不確定性噪聲時的魯棒最優(yōu)濾波問題。詳細(xì)描述物理系統(tǒng)和涉及信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)模型,分別給出有限時間和無限時間下的魯棒最優(yōu)濾波器形式,構(gòu)建基于誤差信號的代價函數(shù),通過一組納什均衡不等式分別在有限時間和無限時間下給出亟需滿足的魯棒最優(yōu)濾波性能指標(biāo)。第二部分:針對基于丟包的有限時間魯棒最優(yōu)濾波器設(shè)計問題,通過借助一組耦合黎卡提差分方程組,給出相應(yīng)濾波器的設(shè)計方案,并解析地構(gòu)造出濾波器的最優(yōu)增益,從而滿足待設(shè)計的性能指標(biāo)。具體包括找到魯棒性能最差時的最差信號,進(jìn)而基于最差信號給出魯棒最優(yōu)濾波器的形式。第三部分:針對基于丟包的無限時間魯棒最優(yōu)濾波器設(shè)計問題,通過借助一組耦合修正代數(shù)黎卡提方程組,給出相應(yīng)濾波器的設(shè)計方案,并解析地構(gòu)造出濾波器的最優(yōu)增益,從而滿足待設(shè)計的性能指標(biāo)。具體包括給出均方穩(wěn)定和完全可觀的定義,給出誤差系統(tǒng)均方穩(wěn)定的證明�；谡`差系統(tǒng)均方穩(wěn)定,找到魯棒性能最差時的最差信號,進(jìn)而基于最差信號給出魯棒最優(yōu)濾波器的形式。第四部分:借助小車測速仿真和實驗來驗證算法的可行性。包括對小車進(jìn)行建模,通過迭代算法來求解耦合修正代數(shù)黎卡提方程組,得到最差情況下的增益和魯棒最優(yōu)濾波器增益,完成濾波器的設(shè)計。并與相關(guān)算法作比較,通過實時估計圖來驗證算法的可行性。進(jìn)一步給出物理實驗,具體包括通過ZigBee平臺對小車進(jìn)行超聲波測距,最后分析估計速度曲線和實際速度曲線的誤差。最后,對本文的研究成果進(jìn)行總結(jié)說明,并給出后續(xù)工作的展望和未來的研究方向。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713
【圖文】：

圖 1-1 遠(yuǎn)程輸氣管線無線檢測系統(tǒng)Figure 1-1. Remote gas pipeline wireless monitoring system與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在推動工業(yè)發(fā)展和提升生產(chǎn)力的同時，也給控制系列新的難題與挑戰(zhàn)。例如法國南特礦業(yè)大學(xué)的仿生機械魚實驗過遙操作來控制機械魚在核電站內(nèi)部的工作，但無線通信裝置帶來了信號的干擾、衰減等現(xiàn)象，這些因素都大大影響了機械率。再者，信息網(wǎng)絡(luò)的開放性與易感染性也給控制系統(tǒng)帶來了患，如伊朗核電站遭受“震網(wǎng)”(Stuxnet)病毒攻擊[12]，烏克蘭rgy3 惡意軟件攻擊[13]，美國伊利諾伊州城市供水系統(tǒng)的供水泵此外，無線網(wǎng)絡(luò)的能耗、節(jié)點間的資源配置、網(wǎng)絡(luò)傳輸中數(shù)據(jù)化效應(yīng)、時變采樣等都是網(wǎng)絡(luò)通訊中的常見現(xiàn)象，但在傳統(tǒng)控少涉及�，F(xiàn)狀

圖1-2 顯示了在相同條件下，混合濾波與H 濾波的效果比較圖。圖 1-2 混合濾波與 H 濾波估計誤差對比Figure 1-2. Contradistinction of mixed filter and H filter其中黑色實線表示混合濾波的估計誤差，藍(lán)色虛線表示H 濾波的估計誤差�？梢�，這種H 高斯混合濾波是處理系統(tǒng)同時含有不確定性和系統(tǒng)噪聲情況時的一種有效手段。文獻(xiàn)[53]表明，直流電機驅(qū)動系統(tǒng)同時存在參數(shù)變化和噪聲，這種H 高斯濾波器能有效估計系統(tǒng)中的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。同時，線性矩陣不等式（LMI）方法也廣泛地應(yīng)用于解決不確定系統(tǒng)中的各種多目標(biāo)濾波設(shè)計問題，參見文獻(xiàn)[54] [55][56][57][58]及其中的參考文獻(xiàn)。但另一方面，基于網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的混合2H /H 濾波問題還值得進(jìn)一步研究。

言合2H /H 濾波相關(guān)的方法和應(yīng)用成果已在緒論中做了相應(yīng)介紹工業(yè)設(shè)計中，系統(tǒng)往往同時帶有統(tǒng)計特性已知的白噪聲和任意這時候用混合2H /H 濾波能取得較好的濾波效果。本章將詳細(xì)下的魯棒最優(yōu)濾波器設(shè)計，并定義相關(guān)問題。具體包括：將丟利過程；基于丟包環(huán)境下的系統(tǒng)模型，分別給出有限時間和無優(yōu)濾波器形式；在魯棒最優(yōu)濾波器的基礎(chǔ)上，定義代價函數(shù)和性描述統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)模型

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本文編號：2801916