時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻域__∞濾波分析與綜合

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)： TP273 學(xué)校代碼： 10213 國(guó)際圖書(shū)分類號(hào)： 681.5 密級(jí)： 公開(kāi)工 工 工學(xué) 學(xué) 學(xué)碩 碩 碩士 士 士學(xué) 學(xué) 學(xué)位 位 位論 論 論文 文 文時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 濾波 分析與綜合碩 士 研究生： 李 賢 偉導(dǎo) 師： 高 會(huì) 軍 教 授申 請(qǐng) 學(xué) 位： 工學(xué)碩士學(xué) 科： 控制科學(xué)與工程所 在 單 位： 航天學(xué)院答 辯 日 期： 2011 年 6 月授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱

2、工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘 摘 摘 要 要 要濾波或者狀態(tài)估計(jì)是利用可以測(cè)量的外部信號(hào)對(duì)不可測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，是控制理論、信號(hào)處理等領(lǐng)域的基本問(wèn)題之一。由于需要精確已知的噪聲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，經(jīng)典的 Kalman 濾波在工程實(shí)際應(yīng)用中往往存在魯棒性差的問(wèn)題。因此，過(guò)去幾十年，廣大學(xué)者一直致力于研究非高斯噪聲擾動(dòng)輸入下的魯棒濾波問(wèn)題，𝐻∞ 濾波便是其中廣受關(guān)注的問(wèn)題之一。值得注意的是，經(jīng)過(guò)二十多年發(fā)展的

3、19867;∞ 濾波理論絕大多數(shù)建立在標(biāo)準(zhǔn) 𝐻∞ 性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，要求濾波誤差系統(tǒng)對(duì)全頻域內(nèi)的噪聲都具有同樣的抑制水平。由于未能充分利用噪聲的頻率信息，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn) 𝐻∞ 濾波器很難達(dá)到理想的性能要求。另外，時(shí)滯現(xiàn)象不可避免地存在于實(shí)際的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，時(shí)滯常常成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。隨著廣義 KYP 引理的提出，時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 濾波分析和綜合問(wèn)題成為近

4、年來(lái)濾波理論研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文綜合應(yīng)用 Lyapunov 穩(wěn)定性理論和廣義 KYP 引理，深入地研究連續(xù)和離散時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 性能分析、有限頻域 𝐻∞ 濾波器設(shè)計(jì)等問(wèn)題，在線性矩陣不等式框架下提出有限頻域 𝐻∞ 濾波器的分析和綜合方法。第一、總結(jié)時(shí)滯系統(tǒng) 𝐻∞ 濾波理論研究領(lǐng)域的主要成果，指出目前時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 濾波研究成果不足之

5、處在于：1) 絕大多數(shù)的研究成果都是時(shí)滯無(wú)關(guān)的，能夠處理的時(shí)滯系統(tǒng)范圍很有限；2) 未能充分利用能夠大大降低時(shí)滯結(jié)果保守性的最新技術(shù)，比如時(shí)滯分割技術(shù)；3) 所有的研究成果都是從傳遞函數(shù)角度導(dǎo)出的，很難在降低保守性方面進(jìn)一步推廣。在此基礎(chǔ)上，研究具有狀態(tài)常時(shí)滯的連續(xù)和離散線性定常系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 性能分析問(wèn)題，給出新的時(shí)滯系統(tǒng)有限頻域有界實(shí)引理，并分別從時(shí)域和頻域角度證明新的有限頻域有界實(shí)引理。第二、在提出的有界實(shí)引

6、理基礎(chǔ)上，研究具有狀態(tài)常時(shí)滯的連續(xù)和離散線性定常系統(tǒng)的有限頻域 𝐻∞ 濾波問(wèn)題，利用投影定理，提出基于線性矩陣不等式的時(shí)滯相關(guān)和時(shí)滯無(wú)關(guān)的有限頻域 𝐻∞ 濾波器設(shè)計(jì)方法。理論分析和數(shù)值結(jié)果都驗(yàn)證提出的濾波器設(shè)計(jì)方法比文獻(xiàn)中已有的方法具有更低的保守性。第三、作為時(shí)滯系統(tǒng)有限頻域 𝐻∞ 問(wèn)題的擴(kuò)展，研究一類特殊時(shí)滯系統(tǒng)即具有多面體參數(shù)不確定性的 2D Roesser 系統(tǒng)的魯棒有限頻域