[發明專利]隨機傳感器飽和下多率時變網絡系統濾波器的設計方法

有效

• 申請號: 201910504627.3
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110365311B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 陳明慶;呂明;張捷;杜寶珠
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02;G06F17/12;G06F17/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種隨機傳感器飽和下時變多率網絡系統濾波器設計方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1、建立存在隨機傳感器飽和的時變多率網絡系統模型，具體為：

其中，表示時變網絡系統內部狀態向量，表示第i個傳感器的輸出量測信號，i＝1，2，…，m表示傳感器的編號，表示待估計的狀態信號，T_k表示系統狀態的更新時刻，t_k表示各個傳感器量測輸出的更新時刻，且有T_k+1-T_k＝h，t_k+1-t_k＝bh，h為給定實數，b為正整數，k＝0，1，2，…，表示零均值高斯白噪聲信號，其協方差為V＞0，表示零均值高斯白噪聲信號，其協方差為W_i＞0，其中v(T_k)與ω_i(t_k)是相互獨立不相關的隨機變量，分別表示n_x維實數向量空間、n_z維實數向量空間、n_v維實數向量空間、一維實數集合，分別表示已知的內部狀態的過程參數、狀態噪聲的過程參數、待估信號的過程參數，分別表示已知的內部狀態的量測參數、狀態噪聲的量測參數，分別表示n_x×n_x維實數矩陣空間、n_x×n_v維實數矩陣空間、n_z×n_x維實數矩陣空間、1×n_x維實數矩陣空間，表示飽和函數，α_i(t_k)為服從伯努利分布的隨機變量，且具有如下統計特性：

其中，Prob{·}表示事件”·”發生的概率，α_i(t_k)＝1表示第i個傳感器發生了飽和，α_i(t_k)＝0表示第i個傳感器發生了飽和，表示隨機變量x的數學期望，表示第i個傳感器發生飽和的概率；

步驟2、根據存在隨機傳感器飽和的時變多率網絡系統模型，建立多傳感器飽和下時變多率網絡系統輸出模型，具體方法為：

利用扇形條件的定義，將σ(C_i(t_k)x(t_k))分解為：

σ(C_i(t_k)x(t_k))＝K_iC_i(t_k)x(t_k)+Φ(C_i(t_k)x(t_k)) (2)

其中，Φ(C_i(t_k)x(t_k))是滿足扇形條件的非線性向量值函數，且Φ(C_i(t_k)x(t_k))滿足如下不等關系：

Φ^T(C_i(t_k)x(t_k))(Φ(C_i(t_k)x(t_k))-K_iC_i(t_k)x(t_k))≤0 (3)

K_i和為已知合適維度的對角矩陣，分別表示扇形條件的下界和上界，且有及I為合適維度的單位矩陣

建立多傳感器飽和下時變多率網絡系統輸出模型為：

y(t_k)＝Λ(t_k)k(C(t_k)x(t_k))+(I-Λ(t_k))C(t_k)x(t_k)+D(t_k)ξ(t_k)

其中：

Λ(t_k)＝diag{α₁(t_k)，α₂(t_k)，…，α_m(t_k)}，

D(t_k)＝diag{D₁(t_k)，D₂(t_k)，…，D_m(t_k)}，

κ(C(t_k)x(t_k))＝[σ^T(C₁(t_k)x(t_k)) σ^T(C₂(t_k)x(t_k)) … σ^T(C_m(t_k)x(t_k))]^T，

diag{λ₁，…，λ_n}表示由對角元素λ₁，…，λ_n組成的塊對角矩陣；

步驟3、建立基于事件觸發機制的觸發器模型；

步驟4、根據以上3種模型，建立時變多率網絡系統的濾波器模型；

步驟5、根據濾波器模型建立時變多率網絡系統的誤差模型；

步驟6、對誤差模型進行性能分析，確定滿足濾波器的性能指標的條件；

步驟7、根據確定的滿足濾波器的性能指標的條件，利用舒爾補引理確定步驟4所設計的濾波器的增益矩陣。