發(fā)布時(shí)間：2018-08-26 08:05

【摘要】：網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)是由一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)將在不同地點(diǎn)的執(zhí)行器組、控制器組、傳感器組以及被控對(duì)象連接起來(lái)而構(gòu)成的間歇式閉環(huán)反饋系統(tǒng),進(jìn)而完成系統(tǒng)所要求的控制任務(wù)。但由于網(wǎng)絡(luò)的通訊能力有限,傳輸信號(hào)在基于數(shù)字通訊的信道中進(jìn)行傳輸不可避免會(huì)發(fā)生丟包等問(wèn)題,這會(huì)使網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的性能變差,甚至帶來(lái)系統(tǒng)失穩(wěn)等問(wèn)題。這些動(dòng)態(tài)給系統(tǒng)的分析與綜合帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。本文主要研究了時(shí)變丟包率下,網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)H_∞故障檢測(cè)濾波器的設(shè)計(jì)問(wèn)題。文中將數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象描述為隨機(jī)理論中的Bernoulli隨機(jī)過(guò)程,基于以上狀態(tài)空間模型設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的H_∞故障檢測(cè)濾波器。本文將丟包率的變化描述為在幾個(gè)區(qū)間內(nèi)跳變,同時(shí)這種跳變又分別服從Markov和semi-Markov隨機(jī)過(guò)程。對(duì)處于不同的丟包率區(qū)間的情況下的系統(tǒng)采用不同增益的濾波器,這將大大降低設(shè)計(jì)的局限性。文章還考慮了建模誤差或者其他因素導(dǎo)致的模型不確定性情況下的魯棒控制問(wèn)題,并基于范數(shù)有界的不確定性設(shè)計(jì)了故障檢測(cè)濾波器。論文的主要內(nèi)容及研究成果將由以下部分構(gòu)成:第2章介紹了兩種隨機(jī)過(guò)程,馬爾可夫鏈(MC)和半馬爾科夫鏈(SMC)。同時(shí)為了引入半馬爾科夫鏈,又介紹了嵌入式馬爾科夫鏈(EMC)與馬爾可夫更新鏈(MRC),并進(jìn)行了區(qū)分�？紤]到后續(xù)章節(jié)大量的定理證明,在本章同時(shí)介紹了Shur補(bǔ)引理與H_∞控制理論。為了分析系統(tǒng)性能,本章還介紹了均方意義下的隨機(jī)穩(wěn)定性,σ均方穩(wěn)定性,非線性系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定性,以及無(wú)窮級(jí)數(shù)收斂性定理。為了后面兩章的故障檢測(cè)濾波器工作做準(zhǔn)備,本章研究了具有傳輸數(shù)據(jù)隨機(jī)丟失情況下,系統(tǒng)的H_∞濾波器的設(shè)計(jì)與仿真問(wèn)題。首先將通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)隨機(jī)丟失現(xiàn)象建模為Bernoulli隨機(jī)分布過(guò)程,然后證明了系統(tǒng)在Lyapunov意義下的隨機(jī)穩(wěn)定性和H_∞性能。本章基于范數(shù)有界不確定性進(jìn)行了魯棒性的分析。最后通過(guò)一個(gè)數(shù)值模擬算例的仿真,證明了理論的正確性和所設(shè)計(jì)濾波器的有效性。第3章針對(duì)丟包率可變且變化過(guò)程服從Markov隨機(jī)過(guò)程情況下,探討了H_∞故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)故障檢測(cè)濾波器作為殘差信號(hào)發(fā)生器,故障檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為H_∞濾波問(wèn)題。本章考慮的系統(tǒng)假設(shè)在濾波器和系統(tǒng)之間的信道存在數(shù)據(jù)丟失。以線性矩陣不等式(LMI)形式給出了保證系統(tǒng)均方意義下隨機(jī)穩(wěn)定性,且具有H_∞指標(biāo)γ的定理�？紤]到實(shí)際物理模型參數(shù)具有不確定性,本章基于這樣的范數(shù)有界不確定性進(jìn)行了魯棒性的分析。最后通過(guò)隧道二極管物理模型驗(yàn)證了故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)方法的有效性和考慮不確定性和變化丟包率的必要性。第4章探究了利用semi-Markov鏈來(lái)描述時(shí)變丟包率的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的H_∞故障檢測(cè)濾波器設(shè)計(jì)問(wèn)題。提出了一種更為廣泛的Lyapunov函數(shù),其不僅依賴于系統(tǒng)的當(dāng)前模態(tài),而且依賴于當(dāng)前模態(tài)的駐留時(shí)間。每個(gè)模態(tài)駐留時(shí)間的概率密度函數(shù)的參數(shù)或者類型都可以通過(guò)半馬核的方法處理。同樣考慮到實(shí)際物理模型參數(shù)具有不確定性,本章基于這樣的范數(shù)有界不確定性進(jìn)行了semi-Markov系統(tǒng)的魯棒性的分析。在仿真部分,選取小車倒立擺模型驗(yàn)證了本章所提出理論方法的有效性。同時(shí)闡述了引入semi-Markov隨機(jī)過(guò)程的優(yōu)越性和考慮丟包率變化的必要性。
[Abstract]:A networked system is an intermittent closed-loop feedback system consisting of an actuator group, a controller group, a sensor group and a controlled object connected by a communication network used for data transmission, thus completing the control tasks required by the system. Packet loss will inevitably occur in the transmission of a message in the channel, which will deteriorate the performance of a networked system and even lead to instability of the system. These dynamics bring new challenges to the analysis and synthesis of the system. This paper mainly studies the design of H_uuuuuuuuuuu Data loss is described as Bernoulli stochastic process in stochastic theory. Based on the above state space model, the H_ fault detection filter is designed. In this paper, the change of packet loss rate is described as hopping in several intervals, and the hopping is subjected to Markov and semi-Markov stochastic processes respectively. This paper also considers the problem of robust control in the case of model uncertainty caused by modeling error or other factors, and designs a fault detection filter based on norm-bounded uncertainty. In chapter 2, two kinds of stochastic processes, Markov Chain (MC) and Semi-Markov Chain (SMC), are introduced. In order to introduce Semi-Markov Chain, embedded Markov Chain (EMC) and Markov Renewal Chain (MRC) are introduced and distinguished. Shur complementary lemma and H_ control theory are The design and Simulation of H_uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu The validity of the theory and the effectiveness of the designed filter are proved by a numerical simulation example. Chapter 3 discusses the design of H_uuuuuuuuuuuuuuuuuuuu The problem is converted to H_ The robustness of the sample norm bounded uncertainties is analyzed. Finally, the validity of the fault detection filter design method and the necessity of considering uncertainties and varying packet loss rate are verified by the tunnel diode physical model. Chapter 4 explores the H_uuuuuuuuuuu A wider Lyapunov function is proposed, which depends not only on the current mode of the system, but also on the dwell time of the current mode. The parameters or types of the probability density function of each mode dwell time can be dealt with by the hemi-horse kernel method. Based on the norm bounded uncertainties, the robustness of semi-Markov system is analyzed. In the simulation part, a car inverted pendulum model is selected to verify the validity of the proposed theoretical method.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP277

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉永生;夏銘;文湘江;劉暢;;面向視頻業(yè)務(wù)的丟包檢測(cè)方法[J];郵電設(shè)計(jì)技術(shù);2017年08期

2 王濤;雷婷;周建存;;基于丟包區(qū)分的IEEE 802.11 MAC改進(jìn)協(xié)議[J];湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年03期

3 林曉峰;孫德剛;史林港;高錦春;;改進(jìn)的基于糾刪碼的網(wǎng)絡(luò)丟包恢復(fù)方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年26期

4 李如瑋;鮑長(zhǎng)春;;VoIP丟包處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J];通信學(xué)報(bào);2007年06期

5 王培明;施寅;;VoIP中丟包隱藏技術(shù)研究[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2006年07期

6 李秀敏,王立,李桂苓;數(shù)字電視傳送流丟包和丟包率研究[J];電視技術(shù);2005年06期

7 ;飛來(lái)飛去的愛(ài)——中老越三國(guó)丟包狂歡節(jié)[J];普洱;2011年11期

8 張永;方華京;;基于隨機(jī)丟包網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S1期

9 孟青;;“丟包”騙局頻現(xiàn)街頭 民警提醒市民謹(jǐn)防上當(dāng)[J];中國(guó)防偽報(bào)道;2015年12期

10 趙玉亮;;丟包博弈之謎:對(duì)互惠理論的挑戰(zhàn)[J];產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)評(píng)論;2016年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 徐華濤;;如何分析互聯(lián)網(wǎng)丟包的現(xiàn)象[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)信息化與社會(huì)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會(huì)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

2 宋燕;王景成;;基于丟包數(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

3 許圣潔;蔡秀珊;高虹;;網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)輸出反饋設(shè)計(jì)及最大丟包數(shù)的估計(jì)[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

4 韓心慧;司端鋒;鄒維;葉志遠(yuǎn);;多方實(shí)時(shí)通信中一種強(qiáng)丟包依賴條件下的自適應(yīng)FEC算法研究[A];2005通信理論與技術(shù)新進(jìn)展——第十屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 華長(zhǎng)春;楚艷鋼;關(guān)新平;;基于主動(dòng)丟包的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)反饋控制[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

6 楊振;羅喜伶;張學(xué)軍;;移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中早期丟包檢測(cè)機(jī)制的改進(jìn)研究[A];2008通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十三屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2008年

7 趙琦;周東華;;閉環(huán)系統(tǒng)的小故障檢測(cè)與分離方法[A];第十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（二）[C];2000年

8 徐子偉;張陳斌;陳宗海;;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)和診斷方法概述[A];系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用（第16卷）[C];2015年

9 魏運(yùn)鵬;;紅外檢測(cè)技術(shù)在梅鋼設(shè)備熱故障檢測(cè)中的應(yīng)用[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2009年年會(huì)論文集[C];2009年

10 紀(jì)志成;蘇曉丹;;一類線性時(shí)變系統(tǒng)的故障檢測(cè)和分析方法研究[A];2007中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者;誰(shuí)在承擔(dān)商場(chǎng)丟包的責(zé)任[N];樂(lè)山日?qǐng)?bào);2006年

2 司馬童;“導(dǎo)演丟包、局長(zhǎng)過(guò)問(wèn)”的牢騷事出有因[N];工人日?qǐng)?bào);2012年

3 王紀(jì)平;兩例特殊的網(wǎng)絡(luò)丟包排錯(cuò)案例[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2008年

4 本報(bào)記者 張宏雷;美容時(shí)丟包 消費(fèi)者獲賠[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2000年

5 本報(bào)編輯部;購(gòu)物時(shí)丟包 商場(chǎng)該否賠償[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2001年

6 徐慶舉;江蘇畫家坐車丟包 天津的哥完璧歸趙[N];天津日?qǐng)?bào);2008年

7 ;丟包者：拿回發(fā)票及重要證件 拾包者：拿走包內(nèi)現(xiàn)金及值錢物品[N];金華日?qǐng)?bào);2005年

8 鄢德良;丟包騙子專詐病人救命錢[N];四川法制報(bào);2015年

9 陸峰;外包企業(yè)可望告別“塞車”“丟包”煩惱[N];新華日?qǐng)?bào);2007年

10 本報(bào)記者 梁家俊邋通訊員 鐘文方 潘金藝;這些婦女為何陷入“丟包”之劫[N];法治快報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 肖寅東;網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀中丟包檢測(cè)算法及其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];電子科技大學(xué);2013年

2 馮欣;基于視覺(jué)顯著性的網(wǎng)絡(luò)丟包圖像和視頻的客觀質(zhì)量評(píng)估方法研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 甄雁翔;Fuzzy綜合評(píng)判丟包區(qū)分模型構(gòu)建方法的研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

4 高守婉;具有隨機(jī)時(shí)滯與丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

5 費(fèi)高雷;基于單播端到端測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)估計(jì)方法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

6 鄧錢華;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量控制[D];北京郵電大學(xué);2009年

7 萬(wàn)雄波;不完整量測(cè)下網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)故障檢測(cè)與控制[D];華中科技大學(xué);2011年

8 徐昌彪;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下TCP核心技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2002年

9 喬常明;故障檢測(cè)與診斷方法研究及其在網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];黑龍江大學(xué);2015年

10 喬焰;基于主動(dòng)探測(cè)的IP網(wǎng)故障診斷與丟包率推理方法[D];北京郵電大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 梅雪恒;時(shí)變丟包率下網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)故障檢測(cè)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 米婷;基于實(shí)測(cè)流量的丟包率研究[D];東南大學(xué);2015年

3 陳_";網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音傳輸丟包的恢復(fù)技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 劉春會(huì);3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)視頻傳輸中的丟包控制機(jī)制研究[D];海南大學(xué);2011年

5 袁園;具有丟包和通訊約束的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)[D];燕山大學(xué);2014年

6 秦博;網(wǎng)絡(luò)鏈路丟包率層析成像的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2010年

7 張嘉慧;基于斷層掃描技術(shù)的三級(jí)網(wǎng)丟包檢測(cè)與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

8 劉晨東;語(yǔ)音通信中波形域抗丟包技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

9 周偉;基于粒子濾波的非平穩(wěn)網(wǎng)絡(luò)丟包層析成像研究[D];電子科技大學(xué);2013年

10 杜水明;基于VoIP的語(yǔ)音丟包隱藏算法研究[D];武漢輕工大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2204245