無線網(wǎng)絡(luò)量化系統(tǒng)的濾波與控制研究.pdf

1、被控對象、傳感器、控制器和執(zhí)行器通過共享無線網(wǎng)絡(luò)組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(又稱基于無線網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng))。與傳統(tǒng)的點對點控制系統(tǒng)相比，無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有成本低、功耗小、易于組裝和維護(hù)等優(yōu)點。因此，無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在遠(yuǎn)程醫(yī)療、航空航天、工業(yè)自動化和機(jī)器人系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。另外，帶寬限制使得量化器成為無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不可缺少的一部分。量化器的研究在理論上和工程實際中都有深遠(yuǎn)的意義。很多研究者都致力于測量值量化的濾波與控制

2、研究。
　　 本論文研究了包括傳輸時滯、數(shù)據(jù)丟包和測量值量化的線性無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，分別用貝努力二項分布和時滯微分方程對不可靠無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了建模，同時引進(jìn)了對數(shù)量化器。研究的目的是得到相應(yīng)的充分條件使得閉環(huán)無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定并具有H1 性能，對于奇異系統(tǒng)還滿足正則、無脈沖。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾點：
　　 1.針對奇異時滯通信H1 濾波系統(tǒng)，分析了傳輸時滯、數(shù)據(jù)丟包和測量值量化引起的信息限制問題。基于線性矩陣不等式

3、，設(shè)計了全階濾波器來處理信息限制問題，使濾波誤差系統(tǒng)是正則的、無脈沖的和指數(shù)穩(wěn)定的，同時具有H1 性能，并給出了濾波器參數(shù)的求解算法。最后，給出了兩個例子：一個例子驗證了新算法在時滯求解方面具有更小的保守性；另外一個例子分析了時滯、丟包和量化密度對系統(tǒng)H1性能的影響。
　　 2.針對存在數(shù)據(jù)丟包測量值量化的H1 濾波系統(tǒng)，考慮了可靠和不可靠兩種通信網(wǎng)絡(luò)。對于可靠網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計濾波器以降低量化器對系統(tǒng)的影響，同時使濾波誤差系統(tǒng)滿足漸近

4、穩(wěn)定性和H1 性能。對于不可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，用滿足貝努力二項分布的隨機(jī)變量描述數(shù)據(jù)丟包，設(shè)計濾波器以降低量化器和網(wǎng)絡(luò)丟包對系統(tǒng)的影響，同時使濾波誤差系統(tǒng)滿足隨機(jī)穩(wěn)定性和H1 性能。論文中還分別給出了兩種情況下濾波器參數(shù)的求解算法。最后，用一個數(shù)值例子驗證了該算法的有效性和可行性。
　　 3.針對狀態(tài)重置的動態(tài)反饋控制系統(tǒng)，通過分析對數(shù)量化器的特性，設(shè)計了狀態(tài)重置的基于觀測器的控制器，并用該控制器來降低量化器對系統(tǒng)的影響。由Lyap