[发明专利]基于不充分信息的网络化系统状态估计方法

说明书

本发明的基于不充分信息的网络化系统状态估计方法，可适用于不同情况下的网络化系统，在其中考虑了非线性、时滞、变化拓扑、随机内耦合、估计器执行增益变化和不完全测量信息等现象对状态估计性能的影响，构建系统的动态模型和状态估计器模型，计算估计误差并同原系统状态进行增广，给出待设计估计器需满足的性能约束条件，然后得到能使得增广系统满足性能要求的充分条件，再将该条件转化为可解出状态估计器未知增益参数的LMI形式。相比于已有的状态估计器设计方法，本发明能够适用于现实情况中的普遍网络化系统，具有一般性。

技术领域

本发明涉及网络控制技术领域，具体涉及一种基于不充分信息的网络化系统状态估计方法。

背景技术

网络控制系统是由通信网络组成闭环回路的空间分布式控制系统。随着网络技术的快速发展，网络化系统的应用领域越来越广泛，控制对象日益复杂，控制系统朝着更加分散化、智能化的方向发展。网络的性能不断提高，网络技术也相对成熟，网络可以使用户进行远程的数据传输及交互操作，并且其成本、布线复杂性、维护难度等大大降低。由于网络技术的种种优点，大量的研究及应用开始集中在将数据网络用于远程的工业控制及工业自动化等领域中，并且在先进飞行器、太空船、汽车、机器人、楼宇智能、远程医疗、远程教学及实验、军事指挥及生产制造等复杂控制过程的应用中取得了很大的成果。但网络的介入使控制系统的规模和复杂性显著增加，网络诱导现象也不可避免地出现，例如通信时滞、参数不确定、传感器饱和等，这些现象往往常见于实际工程应用中。所以，网络控制系统的研究具有重要的意义。

状态估计问题一直是控制理论和信号处理领域的热点研究问题之一，目的是利用被估计系统的测量输出合理地估计系统的内部状态。这是因为在实际应用中，由于物理约束、技术限制或者昂贵的测量成本等原因，系统状态并不总是可直接获得的。因此，网络化系统的状态估计问题近年来受到了广泛的研究注意。提出能够适用于各种情况下的网络化系统的状态估计器设计方法就具有了重要的实际意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于不充分信息的网络化系统状态估计方法，该方法能适用于普遍网络化系统，具有一般性。

本发明提供的基于不充分信息的网络化系统状态估计方法，具体包括以下步骤：

步骤一：构建待研究的网络化系统的动态模型，所述动态模型中包含网络化系统状态，设定动态模型中函数满足的条件；

步骤二：构建含有未知参数的状态估计器模型，根据状态估计器模型对所述动态模型进行状态估计，得到状态估计误差，对所述系统状态和估计误差进行增广，得到状态估计增广系统模型；

步骤三：设定估计误差需满足的约束条件，得到确保状态估计增广系统模型满足性能要求的充分条件；

步骤四：根据状态估计器存在的充分条件计算出状态估计器中的未知参数。

本发明的有益效果：

本发明的基于不充分信息的网络化系统状态估计方法，可适用于不同情况下的网络化系统，在其中考虑了非线性、时滞、变化拓扑、随机内耦合、估计器执行增益变化和不完全测量信息(输出非线性、量化、随机发生传感器饱和)等现象对状态估计性能的影响，构建系统的动态模型和状态估计器模型，计算估计误差并同原系统状态进行增广，给出待设计估计器需满足的性能约束条件，然后得到能使得增广系统满足性能要求的充分条件，再将该条件转化为可解出状态估计器未知增益参数的LMI形式。相比于已有的状态估计器设计方法，本发明能够适用于现实情况中的普遍网络化系统，具有一般性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。