[發明專利]一種具有隨機濾波增益變化的有限域濾波器設計方法有效
| 申請號： | 201710306835.3 | 申請日： | 2017-05-04 |
| 公開（公告）號： | CN107065557B | 公開（公告）日： | 2020-04-28 |
| 發明（設計）人： | 李輝;彭博;趙煜琦;劉磊;于博文;張捷;呂明 | 申請（專利權）人： | 南京理工大學 |
| 主分類號： | G05B13/04 | 分類號： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 南京理工大學專利中心 32203 | 代理人： | 朱寶慶 |
| 地址： | 210094 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 具有 隨機 濾波 增益 變化 有限 濾波器 設計 方法 | ||
本發明提供一種具有隨機濾波增益變化的有限域濾波器設計方法，包括以下步驟：步驟1，建立具有隨機濾波增益變化和量化效應的離散時變隨機非線性系統數學模型；步驟2，設計H∞和L2?L∞有限域濾波器。
技術領域
本發明涉及一種濾波器設計方法，特別是一種具有隨機濾波增益變化的有限域濾波器設計方法。
背景技術
濾波或狀態估計是控制工程和信號處理領域的基礎性問題，在航空航天、工業過程控制、自動控制系統中得到了廣泛的應用。傳統的Kalman濾波方法需要知道系統的準確模型及干擾信號的部分統計信息，而H∞濾波技術旨在保證干擾輸入到估計誤差的H∞范數增益小于給定的指標，因而更適合處理干擾信號統計信息未知情況下的濾波問題。
網絡技術在以下兩個方面對濾波器的設計提出了新的挑戰：被控對象和濾波器通過網絡技術在地理空間上實現了分離，濾波參數通過網絡傳輸時，可能會發生微小的隨機變化；由于數字計算機存儲系統的字長是有限的，連續信號的濾波參數在進入計算機系統之前必須進行量化，不可避免地產生截斷誤差。
現有濾波器設計研究大都默認濾波器參數能夠準確實現，而實際情況中，由于環境變化、儀器精度、未知干擾等因素的影響，濾波器結構參數會發生攝動。Keer等證明，對于通過H2，H∞，l1及μ等方法得到的控制器，其參數極其微小的攝動會破壞系統的穩定性。
發明內容
本發明針對一類復雜離散時變隨機非線性系統，同時考慮網絡誘導的隨機濾波參數增益變化及數字系統的量化效應對濾波性能的影響，提出了一種具有隨機濾波增益變化的有限域濾波器設計方法。
具有隨機濾波增益變化和量化效應的一類離散時變隨機非線性系統的H∞和L2-L∞有限域濾波器設計方法按以下步驟實現：
步驟一、建立具有隨機濾波增益變化和量化效應的離散時變隨機非線性系統數學模型；
步驟二、設計H∞和L2-L∞有限域濾波器；
步驟三、驗證H∞和L2-L∞有限域濾波器設計方法的有效性。
本發明使用H∞和L2-L∞技術來設計一類離散時變隨機非線性系統的有限域濾波問題。所設計的濾波器考慮了隨機發生的網絡誘導濾波增益變化，并利用扇形有界不確定性技術處理量化效應，降低系統復雜度。通過綜合運用Schur complement和S-procedure引理得到濾波器的LMI表達形式，并給出了有限域濾波器參數求解的迭代算法。同時本發明能夠處理網絡誘導參數增益變化和量化效應對濾波性能的影響，在濾波器LMIs表達形式有解的情況下，保證系統滿足H∞性能指標和L2-L∞性能指標。仿真結果驗證了算法的有效性，說明達到了預期的設計目標。
下面結合說明書附圖對本發明作進一步描述。
附圖說明
圖1是本發明方法流程圖。
圖2是狀態x1(k)及其估計示意圖。
圖3是狀態x2(k)及其估計示意圖。
圖4是狀態x3(k)及其估計示意圖。
圖5是輸出z(k)及其估計示意圖。
具體實施方式
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