[發(fā)明專利]計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710089199.3
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN106878076B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王義;孫永輝;張博文;衛(wèi)志農(nóng);孫國強(qiáng);翟蘇巍;汪婧
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發(fā)明公開了一種計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，用于分析分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在量測信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)生隨機(jī)丟包和增益受到干擾情況下的狀態(tài)估計(jì)問題。本發(fā)明的具體流程如下：首先對量測信號(hào)發(fā)生數(shù)據(jù)隨機(jī)丟包特點(diǎn)進(jìn)行分析，建立了計(jì)及量測信號(hào)數(shù)據(jù)隨機(jī)丟包情況下的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型；接著，設(shè)計(jì)了計(jì)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(chǔ)，結(jié)合分?jǐn)?shù)階擴(kuò)展卡爾曼濾波的知識(shí)和矩陣不等式理論，設(shè)計(jì)出了一種可以同時(shí)計(jì)及量測數(shù)據(jù)隨機(jī)丟包和觀測器增益干擾的廣義分?jǐn)?shù)階擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，算例分析表明了本發(fā)明方法有效性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉一種計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，屬于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析與控制對于保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有重要的意義。近年來，隨著量測技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，使得對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測與控制成為了可能。在現(xiàn)有的研究中，借助于相量量測單元所獲取的實(shí)時(shí)量測信息，通過設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的狀態(tài)估計(jì)器，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(jìn)行量測，獲取現(xiàn)場量測數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)會(huì)不可避免的發(fā)生數(shù)據(jù)隨機(jī)丟失的情況，所以，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)估計(jì)器設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)及量測信號(hào)發(fā)生丟包的情況。

另一方面，在對動(dòng)態(tài)估計(jì)器或者觀測器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于受到參數(shù)計(jì)算和調(diào)整的不確定性，觀測器的增益會(huì)受到擾動(dòng)，因此，為了使得動(dòng)態(tài)估計(jì)器具有較強(qiáng)的魯棒性，以獲取更好的估計(jì)效果，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)估計(jì)器時(shí)必須計(jì)及觀測器增益所受到的擾動(dòng)。

分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于可以更加精確的描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，近年來被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如運(yùn)用在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，可以更加精確的對電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)電壓和電流進(jìn)行預(yù)測和估計(jì)。但是，在現(xiàn)有的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究中，計(jì)及量測信號(hào)數(shù)據(jù)隨機(jī)丟包的估計(jì)方法主要集中于線性的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)，且大多均未考慮觀測器增益所受到的擾動(dòng)。對于非線性分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)，計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和增益擾動(dòng)的估計(jì)方法，國內(nèi)外鮮有相關(guān)報(bào)道。為了進(jìn)一步拓展分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和觀測器增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，并從理論上給予了證明。最后，實(shí)際的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)算例測試驗(yàn)證了本發(fā)明方法的有效性和實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和觀測器增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法。

技術(shù)方案：一種計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和觀測器增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，包括如下部分：

1)計(jì)及數(shù)據(jù)丟包和觀測器增益擾動(dòng)的分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在假設(shè)各個(gè)相量量測單元各自獨(dú)立工作的前提下，計(jì)及量測信號(hào)數(shù)據(jù)隨機(jī)丟包情況下的離散非線性分?jǐn)?shù)階網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型，其系統(tǒng)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