1.一种非线性网络化系统的非脆弱量化耗散滤波方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)建立非线性离散系统模型:n q P
其中:x(k)∈R为系统的状态向量,z(k)∈R为系统的被估计信号向量,y(k)∈R为系m n×n n
统的测量输出向量,w(k)∈R 为系统的外部干扰信号向量;w(k)∈l2[0,∞),A∈R 、B∈R×m n×n n×m q×n q×m n、C∈R 、D∈R 、L1∈R 、L2∈R 为系统的常数矩阵;f(k,x(k))∈R为满足Lipschitzn×n
条件非线性向量项,||f(k,x(k))||≤||W2x(k)||,W2∈R 为常数矩阵;
2)建立网络化系统存在时延、丢包和量化误差情况下的增广系统模型:其中: 为经过网络随机一步时延和多丢包的测量输出, 为滤波器实际接收到的经过量化的测量输出;
Δk∈[‑δ,δ]为量化误差,δ=(1‑ρ)/(1+ρ)表示量化器的量化误差上界,ρ是量化密度,I是单位矩阵;α(k),β(k)是满足Berboulli分布的互不相关的随机序列,且满足如下统计概率:
其中, 为常数,prob{·}表示事件发生概率;
3)设计滤波器参数存在摄动的情况下的非脆弱量化耗散滤波器:q
其中, 是滤波器状态,zf(k)∈R是z(k)的估计,Afd=Af+ΔAf,Bfd=Bf+ΔBf,Cfd=Cf+ΔCf,Dfd=Df+ΔDf;
(n+2p)×(n+2p) (n+2p)×p q×(n+2p) q×pAf∈R 、Bf∈R 、Cf∈R 、Df∈R 为滤波器参数矩阵;
ΔAf=H1F1(k)E1、ΔBf=H2F2(k)E2、ΔCf=H3F3(k)E3、ΔDf=H4F4(k)E4为滤波器参数摄动(n+2p)×r (n+2p)×r n×r q×r r×(n+2p) r×(n+2p) r矩阵,H1∈R 、H2∈R 、H3∈R 、H4∈R 、E1∈R 、E2∈R 、E3∈R×(n+2p) r×p T
、E4∈R 为摄动参数矩阵;Fi(k)满足:Fi(k) Fi(k)≤I,i=1,2,3,4;
4)建立滤波误差系统模型:
其中: e(k)=z(k)‑zf(k)是估计误差;
5)构造Lyapunov函数:(2n+4p)×(2n+4p)其中: P∈R 是正定矩阵;
6)滤波误差系统是随机稳定的且具有严格耗散性的充分条件:n×r q×r
给定滤波器的不确定性相关参数 H3∈R 、H4∈R 、r×(n+2p) r×p q×qE2∈R 、 E4∈R 以及对称负定矩阵Q∈R 、对称矩阵R∈m×m q×m
R 和矩阵S∈R ;
(n+2p)×(n+2p)
当存在常数ε>0、εi>0,i=1,2,3,4,5、τ>0、对称正定阵X∈R 、对称正定阵Z∈R(n+2p)×(n+2p) q×p、 和Df∈R ,使得线性矩阵不等式:
成立,则滤波误差系统是随机稳定的且具有严格耗散性;
其中:
n×n n×n T ‑1
W∈R 和V∈R 是非奇异常数矩阵,满足WV=I‑XZ ;
利用Matlab LMI工具箱求解线性矩阵不等式(4),当线性矩阵不等式(4)有解时,则存在对称正定矩阵X、对称正定阵Z、矩阵 Df和ε>0、εi>0,i=1,2,3,4,5、τ>0,滤波误差系统是随机稳定的且具有严格耗散性,非脆弱量化耗散滤波器参数矩阵为:滤波器参数摄动矩阵为:
滤波误差系统性能指标为γ=Σ(||e(k)||)/Σ(||w(k)||),继续进行步骤7);
当线性矩阵不等式(4)无解时,则滤波误差系统不是随机稳定且不满足严格耗散性,不能得到非脆弱量化耗散滤波器的参数矩阵,结束;
7)实现非脆弱量化耗散滤波
非脆弱量化耗散滤波器参数矩阵代入式(3),得到一种非线性网络化系统的非脆弱量化耗散滤波器。