基于Markov鏈的網(wǎng)絡(luò)化離散系統(tǒng)濾波與控制研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)具有成本低、易于安裝與維護、系統(tǒng)柔性好的優(yōu)點，在過去的二十年里不僅在理論研究方面吸引了學(xué)者，在工業(yè)領(lǐng)域、無人機及智能交通等實際應(yīng)用領(lǐng)域也得到了很大的推廣。由于網(wǎng)絡(luò)共享的特點，給閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能分析帶來了新的挑戰(zhàn)，如量化誤差的分析、數(shù)據(jù)丟包與傳輸時滯的補償和采樣器的設(shè)計等問題。
　　本論文針對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中的采樣、丟包、通信受限、傳感器故障及傳感器非線性問題，采用離散Markov跳變系統(tǒng)分析方法和魯棒控制方法，通過

2、研究取得了以下主要成果。
　　1.針對網(wǎng)絡(luò)化輸出反饋控制系統(tǒng)，輸出通道（傳感器到控制器的通道）端，用Markov鏈描述了隨機采樣測量序列，輸入通道（控制器到執(zhí)行器的通道）端，采用了基于采樣周期的事件驅(qū)動傳輸策略。通過設(shè)計采樣誘導(dǎo)時滯和事件驅(qū)動誘導(dǎo)時滯雙依賴的輸出反饋控制器，有效地降低了系統(tǒng)的保守性。得到了閉環(huán)系統(tǒng)滿足均方穩(wěn)定、隨機穩(wěn)定和指數(shù)均方穩(wěn)定的充分必要條件，并給出了相應(yīng)控制器和觀測器的增益。基于ZigBee搭建的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)

3、和數(shù)值例子驗證了算法的有效性。
　　2.針對多輸入和多輸出網(wǎng)絡(luò)化隨機參數(shù)反饋控制系統(tǒng)，采用獨立的Markov鏈描述了每個輸出通道的丟包情況，基于丟包情況在輸入通道中設(shè)計了多密度量化器。通過設(shè)計丟包依賴的觀測器增益和量化密度依賴的控制器增益，有效地降低了系統(tǒng)的保守性。給出了閉環(huán)系統(tǒng)滿足指數(shù)均方穩(wěn)定的充分條件，并給出了相應(yīng)控制器和觀測器的增益。
　　3.針對通道容量受限的多輸入和多輸出反饋控制系統(tǒng)，設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單的靜態(tài)調(diào)度和保證

4、調(diào)度傳輸系統(tǒng)能控和能觀的動態(tài)調(diào)度策略以減少網(wǎng)絡(luò)資源的使用率。采樣兩個獨立的Markov鏈描述了輸入和輸出通道的丟包情況?；诨跀U維技術(shù)，通過構(gòu)造均方意義下等價的擴維Markov輔助系統(tǒng)，分別給出了兩種不同調(diào)度情況下系統(tǒng)滿足指數(shù)均方穩(wěn)定的充要條件。
　　4.針對多輸出網(wǎng)絡(luò)化不確定系統(tǒng)，考慮了傳感器隨機非線性和網(wǎng)絡(luò)隨機丟包現(xiàn)象。采用三維部分轉(zhuǎn)移概率未知的Markov鏈描述濾波器收到的測量值情況。通過構(gòu)造一一映射把多個獨立的Marko