基于通信协议的时变系统的全对称多胞形集员估计

作     者：郅玉福 

作者单位：杭州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王子栋;李琦

授予年度：2023年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 

主      题：全对称多胞形 集员估计 状态估计 故障估计 动态事件触发机制 Round-Robin协议 时变系统 

摘      要：状态/故障估计问题一直是信号处理和控制系统领域的一个重要研究问题。其中,全对称多胞形集员估计方法由于在计算复杂度和估计精度间出色的平衡性获得了学者们广泛的关注。此外,随着网络技术的进步,网络化的系统更为普遍。对于网络化的系统,信息传输往往是通过资源受限的通信网络媒介完成的。因此,对于全对称多胞形集员估计问题,如何恰当的引入高效的通信协议同样是不容忽视的问题。由于实际生产中时变系统的普遍性,因此在基于通信协议的全对称多胞形集员估计问题中,系统的时变性是一个不可忽视的特征。综上,本文集中于基于通信协议的时变系统的全对称多胞形集员估计问题的研究,主要工作包括:1.研究了一类受未知但有界的扰动和噪声影响的基于动态事件触发机制的多速率网络系统的全对称多胞形集员状态估计问题。为了在执行期望的网络估计任务时节约有限的通信资源,引入了一种动态事件触发机制以显著降低传感器数据的传输频率。该问题的一个关键问题是构造一个全对称多胞形外部估计集来包含与受扰动的系统模型和有噪声的测量输出相一致的状态集。借助“预测-更新-校正方法,设计了一种保证能够包含所有可能的系统状态的全对称多胞形。然后,通过在每次迭代中恰当地设计所引入的校正矩阵来最小化该全对称多胞形的尺寸。另外,还分析了该方法的估计性能,进一步建立了保证所得到的全对称多胞形尺寸有界的充分条件。最后,通过一个算例验证了该方法的有效性。2.研究了一类受未知但有界的扰动和噪声影响的Round-Robin协议下离散时变工业信息物理系统的全对称多胞形集员状态与故障估计问题。首先,为了减少资源消耗,引入了一种Round-Robin协议来调度本地传感器和远程估计器之间的数据传输。其次,提出了一种全对称多胞形集员估计算法,以保证不可获得的系统状态和故障信号在每一个时刻都能被同时估计且被包含在一个全对称多胞形中。随后,在每次迭代中,通过恰当地选择校正矩阵使该全对称多胞形的尺寸最小化。此外,本文还给出了所设计的全对称多胞形集员估计算法的稳定性和性能分析。最后,通过两个仿真实例验证了所得到的理论结果。