具有传感器增益退化、传输时延和丢包的离线状态估计器

研究了具有传感器增益退化、数据传输时延和丢包的网络化状态估计问题,传感器增益退化现象通过统计特性已知的随机变量来描述,数据包时延和丢失发生于传感器量测输出向远程处理中心传送过程中,将各时延的发生描述为随机过程,在远程处理中心端建立只存储最新时刻数据包的时延-丢包模型,考虑到利用每一时刻实时的时延值和丢包情况,设计了一种离线的无偏估计器,推导出最小方差原则下的离线最优估计器增益.最后,通过算例仿真验证所设计离线状态估计器的有效性.     

基于线性编码的随机时延和丢包下的状态估计

关于具有数据随机传输时延和丢包的网络化状态估计问题,针对多个测量数据包同时到达远程处理中心的情况,为减轻计算负担,提出了一种线性编码方法对多个测量值进行线性重组进而用以推导估计器,并给出估计器稳定的充分条件.在最小方差原则下通过改变编码参数组合来改变估计器精度,通过算例仿真验证所提估计器的有效性.结果表明,上述估计器能...     

网络化最优预测状态估计

当网络诱导时延和数据包丢失确定可知时,提出了一种网络化最优预测状态估计器设计方法,能够补偿网络诱导时延和数据包丢失对估计性能的影响,理论分析表明了随着网络诱导时延或数据包丢失的增加,该估计器在获得明显补偿效果的同时预测估计偏差略微递增,并给出了估计系统的稳定性条件,最后通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性和理论分析的正确性.     

具有传感器增益退化、随机时延和丢包的分布式融合估计器

研究了具有传感器增益退化、模型不确定性、数据传输时延和丢包的网络化多传感器分布式融合估计问题,模型的不确定性描述为系统矩阵受到随机扰动,传感器增益退化现象通过统计特性已知的随机变量来描述,随机时延和丢包现象存在于局部最优状态估计向融合中心传输的过程中.首先,设计了一种局部最优无偏估计器,然后将传输时延描述为随机过程,并在融合中心端建立符合存储规则的时延-丢包模型,利用最优线性无偏估计方法,导出最小方差意义下的分布式融合估计器.最后,通过算例仿真证明所设计融合估计器的有效性.     

数据包丢失网络控制系统的保成本控制

针对同时具有不确定短时延及数据包丢失的网络控制系统,引入丢包补偿器补偿丢包对系统的影响,当发生数据包丢失时,控制器采用丢包补偿器产生的预估状态代替系统的真实状态计算控制量。同时考虑不确定短时延的影响,将网络控制系统建模为一类具有参数不确定的离散切换系统．利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,简称LMI)方法给出了系统的保成本控制器和丢包补偿器的协同设计方法,仿真结果表明所提出的方法是有效的。     

存在数据包丢失NCS系统的补偿估计器的建模与分析

对同时存在网络诱导时延及数据包丢失的一类网络控制系统进行了研究和分析。针对时延网络系统存在的数据包丢失,设计出包丢失估计补偿器,用补偿器的信息来更新控制器并建立系统模型,从而有效降低了时延和丢包对系统的影响,最终提高系统性能。与此同时,通过李亚普诺夫稳定性理论来对闭环系统进行了稳定性分析,并给出控制器的设计方法。最后,通过了实例仿真,证实了带补偿器和估计器的网络控制系统设计的有效性。     

带有随机丢包的空间关联系统的控制

研究当子系统之间信息传输存在随机丢包时空间关联系统的分析和设计问题. 通过引入空间移动算子和时间前向移动算子, 将关联系统建模为具有Markovian跳变参数的关于离散时间和空间变量的多维线性系统, 其中以Markovian跳变参数反映通信信道的状态, 得到整个关联系统在某一给定丢包率下适定且均方稳定的解析条件. 提出一种分布式动态输出反馈控制器的设计方法, 该控制器和被控对象具有相同的空间关联结构, 并基于线性矩阵不等式方法求解. 最后通过一个具有通信丢包影响的多机编队控制系统实例进一步阐明该模型及方法的正确性和有效性.     

网络时延在线估计技术与控制器的协同设计

通过在数据包中附加路由信息, 利用路由跟踪的策略, 确定数据包到达目标节点所经过的路由器的数量, 以此给出网络诱导时延的在线估计方法, 从而较好地克服了利用时间戳方法测量网络传输时延时所产生的远程节点与本地节点之间的时间同步问题. 通过对引入的数据包路由信息的设置和网络路由瓶颈的分析, 给出数据包传输周期的下确界和一种简单的数据丢包的判别方法. 最后给出控制器的协同设计步骤, 实验研究验证了本文方法的有效性.     

离散时间Lipschitz 非线性时变时滞系统H∞ 估计: Krein 空间方法

研究一类离散时间Lipschitz非线性时变时滞系统的H∞估计问题.通过状态扩展方法,将时变时滞系统转化为具有时变参数的无时滞系统.结合H∞性能指标和Lipschitz非线性条件,构造不定二次型并建立与Krein空间2估计的联系.运用新息分析方法和Krein空间投影公式,给出了H∞估计器存在的充分条件和基于Riccati方程的估计器递推算法.最后,通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.     

网络控制系统时变采样周期的建模与切换控制*

针对具有双边随机时延和丢包的网络控制系统,首先采用了主动时变采样周期的方法,利用事件和时间驱动相结合方式,传感器的采样周期可实时地跟随网络延时和丢包的变化而改变,克服了长时延和数据包错序的问题。然后将系统建立为统一的切换系统模型,结合基于平均驻留时间的方法,给出了系统状态满足指数稳定的条件,并且描述了其指数衰减率和丢包率之间的定量关系。最后通过数值例仿真验证了本文所提方法的有效性。     

Linear state estimation for Markov jump linear system with multi-channel observation delays and packet dropouts

This paper is to investigate the linear minimum mean square error estimation for Markovian jump linear system subject to unknown Markov chains, multi-channel mode and observation delays, and packet losses. The reorganisation method is employed to convert the delayed measurement system into an equivalent delay-free one and a new state variable is introduced, by which the original state estimation with transmission delays and data losses is transformed into the new state estimation for the reorganised delay-free system with jumping parameters and multiplicative noises. The new state estimation is derived via the innovation analysis method, and an analytical solution to the estimator is given in terms of a set of generalised Riccati difference equations based on a set of coupled Lyapunov equations. Then the original state estimation will be obtained via the jumping property. Finally, we show that the difference Riccati equations converge to a set of generalised algebraic Riccati equations under appropriate assumptions, which result in an optimal stationary filter.     

网络控制系统随机稳定性研究

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.     

一类丢包时延网络控制系统的鲁棒H∞滤波

用随机马尔可夫跳变系统描述一类具有丢包时延的网络控制系统．为这类网络控制系统设计马尔可夫跳变滤波器,保证了滤波误差系统均方意义下随机渐近稳定,且噪声信号对估计误差的影响低于指定H∞ 性能水平,滤波器参数可通过求解线性矩阵不等式得到．最后通过仿真实例验证了所得结论的正确性和滤波器设计方法的有效性．     

两种网络约束下NNSs分布式有限时域FIR融合估计器

针对带宽受限和网络拓扑随机切换约束下组网导航系统(NNSs)的分布式位姿状态估计问题,建立网络约束综合作用下的离散组网滤波增广系统模型,提出一种分布式有限时域FIR融合估计算法.目标节点从邻节点集合中接收经量化效应和饱和效应处理后的普通数据包和跟踪数据包,在给出无偏约束条件的前提下,以使得状态估计值的估计误差满足最小方差为准则,充分考虑有色噪声的影响,设计有限时域FIR估计器及其差分形式,通过普通数据包得到目标节点状态的区域估计值,建立系统本地状态估计的统一机制.同时,考虑网络约束,将跟踪数据包引入系统的融合过程,在以均方准则确定时变加权矩阵的前提下,给出最优权值所满足的线性代数方程以及融合误差协方差的差分形式,将目标节点状态的区域估计值与各邻节点随机发送的协作估计值加权融合,得到目标节点状态的全局融合估计值.最后通过算例仿真验证算法的有效性.     

Event-triggered state estimation for Markovian jumping impulsive neural networks with interval time-varying delays

This paper investigates the event-triggered state estimation problem of Markovian jumping impulsive neural networks with interval time-varying delays. The purpose is to design a state estimator to estimate system states through available output measurements. In the neural networks, there are a set of modes, which are determined by Markov chain. A Markovian jumping time-delay impulsive neural networks model is employed to describe the event-triggered scheme and the network- related behaviour, such as transmission delay, data package dropout and disorder. The proposed event-triggered scheme is used to determine whether the sampled state information should be transmitted. The discrete delays are assumed to be time-varying and belong to a given interval, which means that the lower and upper bounds of interval time-varying delays are available. First, we design a state observer to estimate the neuron states. Second, based on a novel Lyapunov-Krasovskii functional (LKF) with triple-integral terms and using an improved inequality, several sufficient conditions are derived. The derived conditions are formulated in terms of a set of linear matrix inequalities , under which the estimation error system is globally asymptotically stable in the mean square sense. Finally, numerical examples are given to show the effectiveness and superiority of the results.     

Stability analysis and stabilization of networked linear systems with random packet losses

This paper is concerned with the stability analysis and stabilization of networked discrete-time and sampled-data linear systems with random packet losses. Asymptotic stability, mean-square stability, and stochastic stability are considered. For networked discrete-time linear systems, the packet loss period is assumed to be a finite-state Markov chain. We establish that the mean-square stability of a related discrete-time system which evolves in random time implies the mean-square stability of the system in deterministic time by using the equivalence of stability properties of Markovian jump linear systems in random time. We also establish the equivalence of asymptotic stability for the systems in deterministic discrete time and in random time. For networked sampled-data systems, a binary Markov chain is used to characterize the packet loss phenomenon of the network. In this case, the packet loss period between two transmission instants is driven by an identically independently distributed sequence assuming any positive values. Two approaches, namely the Markov jump linear system approach and randomly sampled system approach, are introduced. Based on the stability results derived, we present methods for stabilization of networked sampled-data systems in terms of matrix inequalities. Numerical examples are given to illustrate the design methods of stabilizing controllers.     

一类具有Markov跳跃参数的不确定混合线性时滞系统鲁棒稳定性研究

讨论了一类具有Markov跳跃参数的不确定混合线性时滞系统的鲁棒稳定性问题．分别给出了非匹配条件下不确定部分范数上界已知时使混合线性系统以概率1渐近稳定的充分条件,和匹配条件下不确定部分范数上界未知时同样可以实现混合系统以概率1渐近稳定的鲁棒自适应控制设计方案．文章研究结果表明,此控制方案对混合线性时滞系统的不确定部分是有效的．     

Active fault tolerant control for a class of linear time-delay systems in finite frequency domain

This article deals with the problem of active fault tolerant control (AFTC) for a class of linear time-delay systems in a finite frequency domain. A new ?_∞ controller in generalised internal model control architecture with an observer-based fault estimator is proposed for the AFTC system. Based on online fault estimation and accommodation, the closed-loop system stability and ?_∞ performance for both fault free and faulty cases are guaranteed. With the aid of the generalised Kalman–Yakubovich–Popov lemma for time-delay systems, sufficient conditions on the existence of such an AFTC system ensuring simultaneous finite frequency estimation and control performance are derived. The calculation procedure of the parameter matrices of the fault estimator and ?_∞ controller is also proposed. Finally, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

具有双边随机时延和丢包的网络控制系统有限时间控制

针对双边丢包和双边时延的网络化控制系统的有限时间控制问题,通过引入时间偏移量的方法,将丢包转换为时延,从而形成多时延系统,并将时间延迟转换为系统状态延迟。基于全概率公式给出已知网络丢包率下连续丢包的概率公式,用Markov链表征网络时延的变化规律。以线性矩阵不等式的形式给出改进的有限时间时延相关稳定性判据,并通过数值仿真验证所提方法的有效性。