[發(fā)明專利]一種非線性網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的非脆弱量化耗散濾波方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810375875.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108629096B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘豐;王劍峰;程麒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;G06F17/12;G06F17/16
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種非線性網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的非脆弱量化耗散濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立非線性離散系統(tǒng)模型：

其中：x(k)∈Rⁿ為系統(tǒng)的狀態(tài)向量，z(k)∈R^q為系統(tǒng)的被估計(jì)信號(hào)向量，y(k)∈R^P為系統(tǒng)的測(cè)量輸出向量，w(k)∈R^m為系統(tǒng)的外部干擾信號(hào)向量；w(k)∈l₂[0,∞)，A∈R^n×n、B∈R^n×m、C∈R^n×n、D∈R^n×m、L₁∈R^q×n、L₂∈R^q×m為系統(tǒng)的常數(shù)矩陣；f(k,x(k))∈Rⁿ為滿足Lipschitz條件非線性向量項(xiàng)，||f(k,x(k))||≤||W₂x(k)||，W₂∈R^n×n為常數(shù)矩陣；

2)建立網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)存在時(shí)延、丟包和量化誤差情況下的增廣系統(tǒng)模型：

其中：為經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)一步時(shí)延和多丟包的測(cè)量輸出，為濾波器實(shí)際接收到的經(jīng)過(guò)量化的測(cè)量輸出；

Δ_k∈[-δ,δ]為量化誤差，δ＝(1-ρ)/(1+ρ)表示量化器的量化誤差上界，ρ是量化密度，I是單位矩陣；α(k),β(k)是滿足Berboulli分布的互不相關(guān)的隨機(jī)序列，且滿足如下統(tǒng)計(jì)概率：

其中，為常數(shù)，prob{·}表示事件發(fā)生概率；

3)設(shè)計(jì)濾波器參數(shù)存在攝動(dòng)的情況下的非脆弱量化耗散濾波器：

其中，是濾波器狀態(tài)，z_f(k)∈R^q是z(k)的估計(jì)，A_fd＝A_f+ΔA_f，B_fd＝B_f+ΔB_f，C_fd＝C_f+ΔC_f，D_fd＝D_f+ΔD_f；

A_f∈R^{(n+2p)×(n+2p)}、B_f∈R^(n+2p)×p、C_f∈R^q×(n+2p)、D_f∈R^q×p為濾波器參數(shù)矩陣；

ΔA_f＝H₁F₁(k)E₁、ΔB_f＝H₂F₂(k)E₂、ΔC_f＝H₃F₃(k)E₃、ΔD_f＝H₄F₄(k)E₄為濾波器參數(shù)攝動(dòng)矩陣，H₁∈R^(n+2p)×r、H₂∈R^(n+2p)×r、H₃∈R^n×r、H₄∈R^q×r、E₁∈R^r×(n+2p)、E₂∈R^r×(n+2p)、E₃∈R^r×(n+2p)、E₄∈R^r×p為攝動(dòng)參數(shù)矩陣；F_i(k)滿足：F_i(k)^TF_i(k)≤I,i＝1,2,3,4；

4)建立濾波誤差系統(tǒng)模型：

其中：e(k)＝z(k)-z_f(k)是估計(jì)誤差；

5)構(gòu)造Lyapunov函數(shù)：

其中：P∈R^{(2n+4p)×(2n+4p)}是正定矩陣；

6)濾波誤差系統(tǒng)是隨機(jī)穩(wěn)定的且具有嚴(yán)格耗散性的充分條件：

給定濾波器的不確定性相關(guān)參數(shù)H₃∈R^n×r、H₄∈R^q×r、E₂∈R^r×(n+2p)、E₄∈R^r×p以及對(duì)稱負(fù)定矩陣Q∈R^q×q、對(duì)稱矩陣R∈R^m×m和矩陣S∈R^q×m；

當(dāng)存在常數(shù)ε0、ε_i0，i＝1,2,3,4,5、τ0、對(duì)稱正定陣X∈R^{(n+2p)×(n+2p)}、對(duì)稱正定陣Z∈R^{(n+2p)×(n+2p)}、和D_f∈R^q×p，使得線性矩陣不等式：

成立，則濾波誤差系統(tǒng)是隨機(jī)穩(wěn)定的且具有嚴(yán)格耗散性；

其中：

W∈R^n×n和V∈R^n×n是非奇異常數(shù)矩陣，滿足WV^T＝I-XZ^-1；

利用Matlab LMI工具箱求解線性矩陣不等式(4)，當(dāng)線性矩陣不等式(4)有解時(shí)，則存在對(duì)稱正定矩陣X、對(duì)稱正定陣Z、矩陣D_f和ε0、ε_i0，i＝1,2,3,4,5、τ0，濾波誤差系統(tǒng)是隨機(jī)穩(wěn)定的且具有嚴(yán)格耗散性，非脆弱量化耗散濾波器參數(shù)矩陣為：

濾波器參數(shù)攝動(dòng)矩陣為：

濾波誤差系統(tǒng)性能指標(biāo)為γ＝Σ(||e(k)||)/Σ(||w(k)||)，繼續(xù)進(jìn)行步驟7)；

當(dāng)線性矩陣不等式(4)無(wú)解時(shí)，則濾波誤差系統(tǒng)不是隨機(jī)穩(wěn)定且不滿足嚴(yán)格耗散性，不能得到非脆弱量化耗散濾波器的參數(shù)矩陣，結(jié)束；

7)實(shí)現(xiàn)非脆弱量化耗散濾波

非脆弱量化耗散濾波器參數(shù)矩陣代入式(3)，得到一種非線性網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的非脆弱量化耗散濾波器。