几类具有通讯延迟的时变非线性系统分布式一致性滤波
随着网络通讯技术、数字信号处理水平和计算机硬件水平的快速发展，传感器网络也得到了迅猛发展。如今，传感器网络已经广泛应用于机器人、自动驾驶、智能电网和医疗保健等诸多领域，但也给控制领域内相关理论的研究带来了新的挑战，如通讯延迟、测量丢失、衰减测量等。本文针对几类具有通讯延迟的时变非线性系统，利用方差约束方法设计分布式一致滤波算法，并对所提出的算法进行性能分析（有界性分析、单调性分析）。接下来，简述本文的主要研究内容。 1.针对一类具有不完全测量的时变非线性系统，综合考虑测量丢失与通讯延迟的影响，设计该类系统的分布式一致滤波算法。系统中每个传感器节点会利用其相邻节点的估计信息来修正自身的估计，在节点间进行信息传输时，考虑到会发生通讯延迟现象，通过一种时滞补偿机制给出更新规则，并设计相应的最优预测滤波器。基于定义计算协方差矩阵并得到其上界，接着构造合适的滤波增益矩阵使得获得的上界最小化。然后，基于一定的假设探讨该上界的渐近有界性，并给出相应判别条件。最后，给出一个仿真模拟对比，演示所提出的最优预测一致滤波算法的适用性和优越性。 2.针对一类具有衰减测量和概率通讯延迟的时变非线性系统，探讨该系统的分布式一致滤波算法设计问题。为了降低传感器节点间偏差较大信息传输的频率，提出一种事件触发传输方案，只有当误差小于阈值时，该传感器的信息才可以传输给其邻居节点，并构造基于事件触发机制的一致滤波器。然后计算出协方差矩阵的上界，找到适合的滤波增益最小化该上界，并给出预定义的一致增益矩阵。对滤波误差协方差上界矩阵与衰减因子之间的关系进行研究。通过仿真算例对比，对提出的一致滤波算法优越性进行说明。 3.探讨一类具有随机丢包和通讯延迟的时变非线性系统的分布式一致滤波问题。利用时滞补偿的方案和非线性一致估计策略，设计一个带有时滞补偿思想的非线性一致滤波器。其次，基于定义得到协方差矩阵及其上界。接着，通过构造合适的增益矩阵使得获得的上界最小化。随后，探讨该上界矩阵的渐近有界性，并给出相关证明。最后，运用Matlab进行模拟仿真对比，验证所提出的一致滤波方案的适用性。
时变非线性系统;分布式一致滤波算法;方差约束法;通讯延迟
哈尔滨理工大学
硕士
数学
胡军
2022
中文
O231.2
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）