1.一种非线性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)建立非线性网络化滤波误差系统模型:
n n
其中: x(k)∈R是系统的状态向量,xf(k)∈R是状态估计,y(k)∈Rr是滤波器接收到的测量输出,w(k)∈Rp是外部干扰信号且属于l2[0,∞)空间,l2[0,∞)是平方可积向量的空间,f(k,x(k))满足Lipschitz条件非线性向量项||f(k,x(k))||≤||Wx(k)||,W是非奇异常数矩阵,e(k)=z(k)-zf(k)是滤波误差,z(k)∈Rm是被估计信号,zf(k)∈Rm是滤波器的输出;
Afd=Af+ΔAf,Bfd=Bf+ΔBf,Cfd=Cf+ΔCfA∈Rn×n,B∈Rn×p,C∈Rr×n,D∈Rr×p,L1∈Rm×n,L2∈Rm×p为系统参数矩阵;
Af∈Rn×n,Bf∈Rn×r,Cf∈Rm×n为滤波器参数矩阵,ΔAf=H1F1(k)E1,ΔBf=H2F2(k)E2,ΔCf=H3F3(k)E3为滤波器参数摄动矩阵;H1∈Rn×d,H2∈Rn×h,H3∈Rm×a,E1∈Rd×n,E2∈Rh×r,E3∈Ra×n,F1(k)∈Rd×d,F2(k)∈Rh×h,F3(k)∈Ra×a;
0和I是为零矩阵和单位阵;
Y(k)=ξ(k)y(k)+(1-ξ(k))y(k),ξ(k)=(1-θ(k))δ(k+1),有如下统计特性,E表示数学期望:其中:δ(k)和θ(k)是取值为0和1的Bernoulli分布的随机序列,由模型
y(k)=θ(k)y(k)+(1-θ(k))(1-θ(k-1))δ(k)y(k-1)+(1-θ(k))[1-(1-θ(k-1))δ(k))]y(k-1)其中:y(k)∈Rr是测量输出;
时延发生概率为
丢包概率为
数据按时接收概率为
2)构造Lyapunov函数;
其中P是正定对称矩阵;
3)计算非脆弱耗散滤波器参数矩阵Af,Bf,Cf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:
Ψ3=diag{-ε1I,-ε1I,-ε2I,-ε2I,-ε3I,-ε3I,-ε4I,-ε4I}Π2=-DTS-STD-R
Π3=diag{-Π,-Π,-Π,-Π},Π4=diag{-P2,-P2,-P2,-P2}Θ23=[0 0 0 0]T
Θd=L2,
其中:τ>0,W,V均是非奇异常数矩阵,满足,WVT=I-XZ-1;
X∈Rn×n,Z∈Rn×n, εi>0,i=1,2,3,4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或直接给定,利用Matlab LMI工具箱进行求解,如果存在对称正定矩阵X,Z,P2和矩阵 和标量εi>0,i=1,2,3,4,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γ=Σ(||e(k)||)/Σ(||w(k)||),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,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:2
令e=γ,如果以下优化问题成立:
T T
X=X>0,Z=Z>0,X-Z>0, εi>0,i=1,2,3,4系统的最小扰动抑制率 同时非脆弱耗散滤波器的参数矩阵被优化为