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专利号: 2016106739073
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-06-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种网络化控制系统的非脆弱耗散滤波方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

1)建立网络化滤波误差系统模型:其中, x(k)∈Rn是状态

向量,y(k)∈RP是测量输出, 是滤波器接收到的测量输出, 是状态估计,是估计误差,z(k)∈Rq是被估计信号, 是z(k)的估计,w(k)∈Rm外部干扰信号;

Afd=Af+ΔAf,Bfd=Bf+ΔBf,Cfd=Cf+ΔCf,Dfd=Df+ΔDf其中:A∈Rn×n、B∈Rn×m、C∈Rn×n、D∈Rn×m、L∈Rq×n为常数系统矩阵;

0和I是为零矩阵和单位阵;ΔAf=H1F1(k)E1、ΔBf=H2F2(k)E2、ΔCf=H3F3(k)E3、ΔDf=H4F4(k)E4为滤波器参数摄动矩阵;Af∈R(n+2p)×(n+2p)、Bf∈R(n+2p)×p,Cf∈Rq×(n+2p)、Df∈Rq×p为滤波器参数矩阵;H1∈R(n+2p)×r,H2∈R(n+2p)×r,H3∈Rn×r,H4∈Rq×r,E1∈Rr×(n+2p),E2∈Rr×(n+2p),E3∈Rr×(n+2p),E4∈Rr×p;

Fi(k)满足:Fi(k)TFi(k)≤I,i=1,2,3,4;

其中: 是Bernoulli随机序列,同时满足如下统计概率:其中: 均为已知实数;

a(k)(1-a(k))β(k+1)=0;

其中:如果 传感器将完整的测量数据传递给控制器,此时的如果 系统存在随机确定性时延,此时如果 或 系统将会丢失全部丢失测量数据,此时

2)构造Lyapunov函数;

其中,P是正定矩阵;

定义均方能量供给函数E(w,z,T)如下:其中:Q∈Rq×q,R∈Rm×m为已知对称矩阵且Q<0,S∈Rq×m为已知常数矩阵;

E表示随机变量的数学期望;

其中:

存在足够小的a>0,

3)计算非脆弱耗散滤波器参数矩阵Af,Bf,Cf,Df和系统性能指标γ,系统均方指数稳定和非脆弱耗散控制器存在的充分条件为:针对下列线性矩阵不等式:

其中:

Π3=diag{-ε2I,-ε2I,-ε5I,-ε5I,-ε1I,-ε1I,-ε3I,-ε3I,-ε4I,-ε4I,-ε6I,-ε6I,-ε7I,-ε7I,-ε8I,-ε8I}Ω1=diag{Ω,Ω,Ω,Ω}Ω2=diag{Q-1,Q-1},A1,2=A1-A2,B1,2=B1-B2,其中:W,V均是非奇异常数矩阵,满足,WVT=I-XZ-1;

X∈R(n+2p)×(n+2p),Z∈R(n+2p)×(n+2p),εi>0,i=1,2,3,4,5,6,7,8均为未知变量,其它变量均是已知的,可以根据系统参数得出,给定滤波器的不确定性相关参数 H3∈Rn×r、H4∈Rq×r、 E2∈Rr×(n+2p)、 E4∈Rr×p,利用Matlab LMI工具箱进行求解;如果存在对称正定矩阵X,Z,矩阵 Df和标量εi>0,i=1,2,3,4,5,6,7,8,则网络化滤波误差系统是均方指数稳定的且具有严格耗散性,非脆弱滤波器参数矩阵为Df=Df,γ=Σ(||zk||)/Σ(||wk||),且可以继续进行步骤4);如果上述未知变量无解,则网络化滤波误差系统不是均方指数稳定且不满足严格耗散性,不能得到非脆弱滤波器的参数矩阵,也不可以进行步骤4);

4)计算非脆弱H∞滤波器参数矩阵Af,Bf,Cf,Df,各矩阵参数取为:Q=-I,R=γ2I,S=0,H∞滤波下最优扰动抑制比γopt优化的条件为:令e=γ2,如果以下优化问题成立:X=XT>0,Z=ZT>0,εi>0,i=1,2,3,4,5,6,7,8系统的最优扰动抑制比 同时非脆弱耗散滤波器的参数矩阵也会被优化为Df=Df。