1.一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、建立校园通信网络系统的状态空间模型;
对校园通信网络系统的输入输出数据进行采集,利用采集的数据构造校园通信网络系统的状态空间模型,形式如下:y(t)=Cσ(t)x(t)+Dσ(t)w(t),z(t)=Eσ(t)x(t),
T n
其中,x(t)=[x1(t),x2(t),...,xn(t)] ∈R为时刻t校园通信网络中数据包的数量,nm代表子网中节点的个数,y(t)∈R为时刻t通过传感器测量得到的数据终端接收数据包的个数,m代表测量输出传感器的个数, 是网络传输过程中的外部扰动因素,z(t)∈mR是数据终端接收数据包个数的估计输出,函数σ(k)是切换信号,表示[0,∞]到有限集S={1,2,…,N}的映射,令σ(t)=p,p∈S,则系统矩阵被记作Ap,Bp,Cp,Dp,Ep,Fp,假定矩阵Ap是n + n×nMetzler矩阵, R , N ,R 分别表示n维向量、n维非负向量、正整数和n×n维欧氏矩阵空间
步骤2、构造网络拥塞的事件驱动条件,建立网络拥塞的事件触发条件:其中,α是给定的常数且满足0≤α<1,ey(t)是采样误差,且满足 t∈[tl,tl+1), 表示通信网络系统在事件触发时刻tl的输出值与滤波器输出值之差,即 ||·||1代表向量的1范数,即向量中所有元素的绝对值之和步骤3、设计校园通信网络系统的事件驱动滤波器;
步骤3.1:设计事件触发滤波器,具体如下:yf(t)=Cσ(t)xf(t),
zf(t)=Eσ(t)xf(t),
其中,xf(t)表示滤波器的状态信号,yf(t)表示滤波器的输出,zf(t)表示数据终端接收数据包个数的估计输出,Lσ(t)是所设计校园通信网络滤波器的增益矩阵,其具体形式如下:(p)
其中,ξpι为m维向量,v 为n维向量,T表示转置符号;
步骤3.2:令输出误差信号ze(t)为实际输出z(t)与估计输出zf(t)之差,即ze(t)=z(t)‑zf(t),令输出误差信号xe(t)为实际状态x(t)与滤波器状态xf(t)之差,即xe(t)=x(t)‑xf(t),则将校园通信网络系统的状态空间模型与事件驱动滤波器构造为一个误差系统,具体如下:ze(t)=Eeσ(t)xe(t),
其中Aeσ(t),Beσ(t),Eeσ(t)误差系统的系统矩阵,具体形式为:Aeσ(t)=Aσ(t)‑Lσ(t)Cσ(t),Beσ(t)=Bσ(t)‑Lσ(t)Dσ(t),。
Eeσ(t)=Eσ(t).
2.如权利要求1所述的一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤3.3:考虑外部扰动因素对误差系统的影响,定义函数:其中,δ>0,η>0,γ>0,γ表示加权L1增益性能指标,W(x(0))表示实值函数W(x(t))的初值;
步骤3.4:依据步骤1、步骤2和步骤3.1得:步骤3.5:依据步骤1、步骤3.1和步骤3.4得:步骤3.6:设计切换信号σ(k)满足以下条件:其中,0≤t1≤t2,Nσ(tt,t2)为切换信号σ(k)在(t1,t2)内的切换次数,τa>0为切换信号的平均驻留时间,N0≥0;
步骤3.7:为误差系统构造了一个多线性余正李雅普诺夫函数:(p)
其中,v ,向量的取值满足 即向量中的每一个元素都为正数,为保证误差系统稳定运行,计算上述李雅普诺夫函数的导数为:
3.如权利要求2所述的一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤3.8:设计常数α>0,γ>0,μ>0,ρ>0,ζ>0,λ>1,r>0,如果存在n维向量和m维向量 使得下列不等式成立:其中,(p,q)∈S×S,p≠q,ι=1,…,n,ψ=I+α1m×m,Ω=I‑α1m×m,Ss和Su分别为稳定子系统和不稳定子系统的集合,且满足Ss∩Su=S,平均驻留时间条件为:μ0∈(0,μ),其中 Ts(s,t)和Tu(s,t)分别表示在时间区间[s,t)类稳定子系统和不稳定子系统的总运行时间,则误差系统是正的、加权L1增益稳定。
4.如权利要求3所述的一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,通过如下步骤保证原系统加权L1增益稳定:步骤3.9:由步骤3.7和步骤3.8的条件对原系统的李雅普诺夫函数进行放缩得:结合步骤3.6得:
两边同时从0到∞上求和得:
从而得出原系统满足加权L1增益稳定性能。
5.如权利要求4所述的一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,通过如下步骤保证误差系统的正性:步骤3.10:设计滤波器使误差系统在事件触发条件下是正的,即误差系统的状态变量和输出变量总是正值,且加权L1增益稳定,即误差系统是加权稳定的,而正性和稳定性是所设计的滤波器必须要具备的性能;
首先由步骤3.5和步骤3.8中的条件,得到保证误差系统正性的上界,即其中,Aep、Bep和Eep的具体形式为:Aep=Ap‑LpψCp,
Bep=Bp‑LpψDp,
Eep=Ep,
由步骤3.8中的第4、第5个不等式可知Aep为Metzler矩阵, 从而得到误差系统的正性。
6.如权利要求5所述的一种包含不稳定子网络的校园通信网络事件驱动滤波方法,其特征在于,通过如下步骤保证误差系统的加权L1增益稳定:步骤3.11:由步骤3.5和步骤3.8中的条件,得到保证误差系统的下界:其中, 和 的具体形式为:
根据步骤3.7可得误差系统的李雅普诺夫函数的导数满足:进一步可以得到:
两边同乘 得:
结合步骤3.6得:
根据步骤3.8中的条件,两边同时从0到∞上求和,可以得到:从而得出误差系统满足加权L1增益稳定性能。