[发明专利]一种间歇异常测量检测下系统的状态估计方法

说明书

本发明公开了一种间歇异常测量检测下系统的状态估计方法，该方法基于l₂‑l_∞估计技术，具体包括如下步骤：建立系统状态空间模型；建立间歇发生异常信号检测方法，检测系统在运行过程中的全部异常信号；根据系统输出中异常信号的检测结果，计算l₂‑l_∞估计器的参数进而计算系统状态的估计值。本发明能够有效地解决外界能量有界噪声干扰下的估计问题，从而保证较好的估计效果。此外，本发明还考虑了实际工业过程中间歇发生异常信号的影响，建立了异常信号的检测方法，能够有效检测出所有受异常信号干扰的系统输出，使得能在估计器的设计中避免使用受到异常信号干扰的输出，从而使得设计的估计器能够准确的得到系统的状态估计值，更能满足实际工业的应用需求。

技术领域

本发明涉及一种状态估计方法，尤其涉及一种间歇异常测量检测下系统的状态估计方法。

背景技术

随着科学技术的发展，现代工业系统的结构趋于复杂，造价也越来越高，因此，保障系统的安全运行尤为重要。系统的运行状况完全由其状态反应。然而，由于物理限制等原因，通常情况下系统的状态信息难以通过测量等手段全部获得，因此，状态估计技术在工业系统中发挥着重要的作用。状态估计作为控制领域的基本研究课题之一，其基本思想是使用接收到的系统的输出信息，结合系统的模型得到满足特定性能的系统状态的估计值。

一方面，工业环境中的系统通常会受到外界噪声的干扰，而外界能量有界的噪声对于系统的性能会产生影响，并且会对系统状态的估计效果带来影响。另一方面，实际工业系统中，往往存在着间歇性发生的干扰信号，这类信号相较外界噪声而言幅值较大，若不进行适当的处理，则会对系统状态的估计效果带来极大的影响，进而大大影响估计的精度。因此，有必要建立间歇性异常信号的检测机制，以便识别出受到异常干扰信号影响的系统输出。

发明内容

本发明的目的在于提出一种间歇异常测量检测下系统的状态估计方法，该方法充分考虑了间歇性异常信号以及能量有界的外界噪声的影响，有效保证了估计器的估计精度。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种间歇异常测量检测下系统的状态估计方法，包括如下步骤：

S1.建立系统的状态空间模型，如公式(1)所示；

其中，下标k表示采样时刻，x_k为系统的状态，y_k为系统的输出，z_k表示待估计信号，ω_k表示能量有界的过程噪声，ν_k表示能量有界的测量噪声，表示异常信号；

A表示系统矩阵，B表示过程噪声对系统状态与输出的影响矩阵，C表示测量矩阵，D表示测量噪声对系统状态与输出的影响矩阵，M表示待估计信号与系统状态的关系矩阵；

以上矩阵A、B、C、D、M均为已知矩阵；

对于实际的工业系统，过程噪声ω_k和测量噪声ν_k幅值有界，并且满足以下条件：

式中，表示过程噪声幅值的上界，表示测量噪声幅值的上界；

S2.建立间歇发生异常信号检测方法，检测系统在运行过程中的全部异常信号；

首先给出异常信号的发生时间、持续时间以及信号幅值上所满足的条件；

间歇发生的异常信号表示为：

其中，Γ(·)表示阶跃函数，t_i表示异常信号第i次的出现时刻，表示异常信号第i次的消失时刻，表示异常信号的幅值大小；