[发明专利]基于随机通信协议的复杂网络弹性状态估计方法

说明书

基于随机通信协议的复杂网络弹性状态估计方法，属于复杂网络的弹性状态估计技术领域。本发明解决了现有的复杂网络弹性状态估计方法不能处理随机通信协议，导致弹性状态估计的性能差的问题，本发明考虑了随机通信协议对状态估计性能的影响，利用李亚普诺夫泛函全面考虑了随机通信协议的有效信息，与现有的复杂网络弹性状态估计方法相比，本发明的弹性状态估计方法可以处理随机通信协议，得到了基于线性矩阵不等式解的弹性状态估计方法，达到了抗外部扰动的目的，提高了弹性状态估计的性能，且具有易于求解与实现的优点。本发明适用于复杂网络的弹性状态估计技术领域。

技术领域

本发明属于复杂网络的弹性状态估计技术领域，具体涉及一种复杂网络弹性状态估计方法。

背景技术

在关于状态估计的现有研究中，一直存在的一个隐含假设是设计的估计器可以被完全实现。不过在实际应用中，这种假设在实践中并不是完全有效的，因为估计器的实现可能会受到由数字舍入误差、元器件老化和数字模拟转换精度等引起的参数波动的影响。无论估计器实现的误差是大还是小，都可能导致估计性能下降，甚至出现不稳定等一些不可控现象。换句话说，系统对参数的微小变化或者不确定性是比较敏感，这样的估计器是“脆弱的”。

因此，为了减少估计器增益变化对估计性能的影响，设计的估计器必须能够容忍其系数中的某些不确定性，即所设计的估计器是非脆弱的，即具有一定的弹性，对于解决状态估计问题，这样的设计更具有现实意义。在病毒传播、城市交通、电力系统等领域的信号估计任务中，弹性状态估计获得广泛应用。尽管现在已经有大量的研究人员关注了弹性估计器设计方法，相比较而言，复杂网络的弹性状态估计的设计方法还未得到比较深入的研究，并且目前现有的复杂网络弹性状态估计方法并不能处理随机通信协议，导致弹性状态估计的性能较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的复杂网络弹性状态估计方法不能处理随机通信协议，导致弹性状态估计的性能差的问题。

本发明所采取的技术方案为：基于随机通信协议的复杂网络弹性状态估计方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立由N个网络节点组成的基于随机通信协议的复杂网络的非线性动态模型；

步骤二、构造基于随机通信协议的复杂网络非线性动态模型的弹性状态估计器；

步骤三、根据步骤二构造的弹性状态估计器来计算状态估计误差；

步骤四、利用状态估计误差来构造李亚普诺夫泛函的差分形式，通过使状态估计误差达到均方指数最终有界来计算辅助矩阵Z和泛函辅助矩阵再利用辅助矩阵Z和泛函辅助矩阵P来计算弹性状态估计器的增益矩阵K；

步骤五、将步骤四中的弹性状态估计器的增益矩阵K代入步骤二中的弹性状态估计器，实现对基于随机通信协议的复杂网络的非线性动态模型的弹性状态估计。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于随机通信协议的复杂网络弹性状态估计方法，本发明的弹性状态估计方法考虑了随机通信协议对状态估计性能的影响，利用李亚普诺夫泛函全面考虑了随机通信协议的有效信息，与现有的复杂网络弹性状态估计方法相比，本发明的弹性状态估计方法可以处理随机通信协议，得到了基于线性矩阵不等式解的弹性状态估计方法，达到了抗外部扰动的目的，提高了弹性状态估计的性能，且具有易于求解与实现的优点，可以将估计的精确度提高10％以上。。

附图说明

图1为本发明基于随机通信协议的复杂网络弹性状态估计方法的流程图；

图2是复杂网络节点1的实际状态轨迹x_1,k1及其状态估计轨迹的对比图，图中实线为实际状态轨迹x_1,k1，虚线为状态估计轨迹