基于delta算子的网络系统鲁棒h_∞滤波

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1、学校代码10459学号或申请号201312171993密级硕士学位论文基于Delta算子的网络系统鲁棒H∞滤波作者姓名：范鑫导师姓名：张端金教授学科门类：工学专业名称：通信与信息系统培养院系：信息工程学院完成时间：2016年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterRobustH∞FilteringforNetworkedSystemsviaDeltaOperatorByXinFANSupervisor:Prof.Duanjin

2、ZHANGSchoolofInformationEngineeringZhengzhouUniversityMay2016学位论文原创性声明－本人郑重声明：本人所呈交的硕丄学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除论文中已经注明引用的部分内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或己经撰写过的科研成果。对本文的研巧作出重耍贡。献的个人和集体，都己在义中Ｗ明确方式标明本声明的法律贵任由本人承担。■■＾ｙ学位论文作者：日期：年１月ｊ円学位论文使用授权声巧本人在导师

3、指导下完成的论文及相关的论文作品，知巧产权归属郑州大学。、意本校保留或向園家所有根踞郑州大学有关保留使用学位论文的规定，同口或机构送交论文的實印件和电子版论文被查阅和借阅人有关部，并允许；本ＪＬ授权郑州大学可ＵＩ将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可ａ采用影印、缩印或者其他复制手段来傑存和汇编本学位论文。本人离校后发表、一使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。＾３＞＾学位论文作者：豕無日期；

4、７年ｙ月＾日摘要随着计算机网络、通信技术的不断发展，人们对控制理论的要求越来越高。无处不在的通信网络，智能设备的大规模使用以及对控制系统的实际需求奠定了网络控制系统的基础。网络控制系统使位置不同、性能各异的被控对象，在传输其系统信息和控制信号时，均以网络的方式进行数据交换，代表了先进控制系统发展网络化、智能化的特点。相比于经典的Kalman滤波，H∞滤波方法在面对实际中存在的系统的不确定性问题时，具有更好的性能。利用H∞滤波对网络系统进行状态估计，有利于控制策略的实现。Delta算子方法不仅可以使离

5、散与连续的系统模型纳入统一框架内，且能够较好地解决传统的移位算子在高速采样时所引起的病态条件问题。因此，利用Delta算子离散化方法，分析具有不确定性的网络系统的鲁棒滤波问题具有重要的应用价值和现实意义。本文主要研究了Delta算子方法描述的网络控制系统中存在时延和数据包丢失的鲁棒H∞滤波问题，分别利用时滞系统理论及切换系统理论，建立了不同的系统模型，并设计了满足系统鲁棒H∞性能的滤波器，其主要工作如下：首先，考虑系统中存在的随时间不断变化的网络诱导时延，并考虑了存在于系统状态方程中且满足范数有界的不确

6、定性的情况，基于Delta算子离散化方法，利用时滞系统的理论对网络系统建立状态方程，并根据H∞性能建立滤波器方程，由此得到Delta算子系统下的滤波误差方程，通过建立李雅普诺夫泛函，对系统进行稳定性分析。利用Schur补引理将矩阵不等式转化成等价的线性矩阵不等式(LMI)形式，求解线性矩阵不等式得到使系统稳定的条件和性能指标，并求得滤波器设计参数。其次，考虑系统中存在的数据包丢失情况，建立了由Delta算子描述的，具有数据包丢失现象的不确定网络控制系统，利用切换系统的理论，将数据包丢失和没有发生数据包丢

7、失两种情况下的系统分别建立为两个子系统模型。并将误差系统建模为具有两个子系统的离散时间切换系统。通过求解一组线性矩阵不等式的方法给出使滤波误差系统满足指数稳定和鲁棒H∞性能指标的充分条件，并得到滤波器系数。最后，利用Matlab软件中线性矩阵不等式工具箱对本文所设计的滤波方法I进行了数值仿真验证，通过实例证明了所设计鲁棒H∞滤波器的可行性以及有效性，并较好的估计了信号的状态。关键词：网络控制系统；鲁棒H∞滤波；Delta算子；时滞系统；切换系统；IIAbstractWiththecontinuousde

8、velopmentofcomputernetworksandcommunicationtechnology,controltheoryhasbeengivenhigherrequirements.Ubiquitousmobilenetwork,thewidespreaduseofintelligentequipment,aswellastheactualdemandofcontrollingsystemlaidthefoundationof