[發明專利]計及數據丟包和增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法

有效

• 申請號: 201710089199.3
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106878076B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王義;孫永輝;張博文;衛志農;孫國強;翟蘇巍;汪婧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發明公開了一種計及數據丟包和增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法，用于分析分數階網絡系統在量測信號數據發生隨機丟包和增益受到干擾情況下的狀態估計問題。本發明的具體流程如下：首先對量測信號發生數據隨機丟包特點進行分析，建立了計及量測信號數據隨機丟包情況下的分數階網絡系統模型；接著，設計了計及觀測器增益干擾的觀測器模型；最后，以建立的模型為基礎，結合分數階擴展卡爾曼濾波的知識和矩陣不等式理論，設計出了一種可以同時計及量測數據隨機丟包和觀測器增益干擾的廣義分數階擴展卡爾曼濾波方法，算例分析表明了本發明方法有效性和實用性。

技術領域

本發明涉一種計及數據丟包和增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法，屬于網絡系統分析與控制技術領域。

背景技術

網絡系統的分析與控制對于保證網絡系統安全穩定的運行具有重要的意義。近年來，隨著量測技術的發展與進步，使得對網絡系統進行實時在線監測與控制成為了可能。在現有的研究中，借助于相量量測單元所獲取的實時量測信息，通過設計動態的狀態估計器，是實現網絡系統實時分析與控制的主要途徑。

一般情況下，首先通過相量量測單元進行量測，獲取現場量測數據,然后通過信息傳輸通道傳到控制中心，但是需要注意的是，在量測信息的傳輸過程中，量測數據會不可避免的發生數據隨機丟失的情況，所以，在進行網絡系統的動態估計器設計時必須計及量測信號發生丟包的情況。

另一方面，在對動態估計器或者觀測器進行設計時，由于受到參數計算和調整的不確定性，觀測器的增益會受到擾動，因此，為了使得動態估計器具有較強的魯棒性，以獲取更好的估計效果，在進行網絡系統的動態估計器時必須計及觀測器增益所受到的擾動。

分數階網絡系統由于可以更加精確的描述系統的結構，近年來被廣泛應用于各個領域，如運用在電力系統網絡中，可以更加精確的對電力系統中的節點電壓和電流進行預測和估計。但是，在現有的分數階網絡系統研究中，計及量測信號數據隨機丟包的估計方法主要集中于線性的分數階網絡，且大多均未考慮觀測器增益所受到的擾動。對于非線性分數階網絡，計及數據丟包和增益擾動的估計方法，國內外鮮有相關報道。為了進一步拓展分數階網絡的應用，本發明設計了一種計及數據丟包和觀測器增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法，并從理論上給予了證明。最后，實際的分數階網絡系統算例測試驗證了本發明方法的有效性和實用性。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種計及數據丟包和觀測器增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法。

技術方案：一種計及數據丟包和觀測器增益擾動的分數階網絡系統狀態估計方法，包括如下部分：

1)計及數據丟包和觀測器增益擾動的分數階網絡系統

在假設各個相量量測單元各自獨立工作的前提下，計及量測信號數據隨機丟包情況下的離散非線性分數階網絡系統模型，其系統方程x_k+1和輸出方程y_k可分別描述為：

Δ^γx_k+1＝f(x_k,u_k)+w_k