基于Markov模型的无线网络量化系统的H∞滤波研究

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无线网络控制系统就是把被控对象、传感器、控制器和执行器通过无线网络的方式连接成的一个闭环反馈控制系统。无线网络的引入使得控制系统相比于传统的点对点模式,具有布线少、成本低、灵活性强、资源共享、便于扩展和维护等优点,已经在大型自动化、航天、智能交通、远程医疗器械等众多领域得到广泛的应用。无线网络的引入也会带来一些新的挑战问题,例如数据包丢失、传输时滞等,同时由于网络带宽的限制使得数据在传输之前往往要先量化,而量化会带来量化误差。针对如何减少量化误差对系统性能影响,许多学者研究了量化输出值的滤波问题。本文也对该问题进行了一系列的研究。本文以跳变系统为研究对象,因为有其跳变转移概率,能更好的描绘一般系统,同时对于量化,本文研究了对数量化器,所带来的量化误差采用不确定性去描述。对于网络传输丢包问题,考虑两状态的马尔科夫链去描绘。研究的主要工作如下:1、针对离散时间马尔可夫跳变线性系统H_∞滤波设计问题,考虑对数量化器,假设马尔科夫跳变参数是可测量的,设计一个基于线性矩阵不等式的全阶滤波器以减小量化误差对跳变系统的影响,同时确保整个滤波误差系统是稳定且满足一定的H_∞性能。数值仿真验证了该方法的有效性。2、针对不可靠非理想网络下的离散时间系统,用满足两状态的马尔科夫链来描述丢包,研究了对数量化,设计一个全阶滤波器来降低量化所带来的量化误差和丢包对系统的影响,同时保证整个滤波误差系统是均方稳定且满足一定的H_∞性能。通过线性矩阵不等式求解全阶滤波器参数。数值仿真验证了该方法的有效性。3、针对理想状态下非线性奇异跳变系统的H_∞滤波问题。通过分析其跳变系统的特征,信号在不同传输通道由于带宽有限等因素,选择对数量化器,其主要目的是设计一个线性滤波器使得闭环系统是正则的、无脉冲的、因果的、渐近稳定的,而且满足一定的H_∞性能,基于线性矩阵不等式方法求解H_∞滤波器,最后数值仿真验证了该方法的有效性。
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