[发明专利]在协议影响下的时变系统滤波器设计方法、装置和滤波器

说明书

本发明公开了一种在协议影响下的时变系统滤波器设计方法，包括：构建含有混合时滞和状态饱和的时变系统数学模型；根据所述时变系统数学模型的测量输出确定协议规则；根据所述协议规则对所述时变系统数学模型进行更新并增广；根据所述更新并增广的时变系统数学模型构建具有待求解滤波参数滤波器模型；根据所述滤波器模型的状态向量估计值和所述更新并增广的时变系统数学模型的状态向量实际值计算出滤波器误差；令所述滤波器误差满足给定条件，求解所述待求解滤波参数。以及一种在协议影响下的时变系统滤波装置和滤波器。以解决实际应用中考虑混合时滞和状态饱和情况下，网络带宽对于所有传感器节点可以同时通过通信网络传输信号不能实现的问题。

技术领域

本发明涉及控制领域，具体说是一种在协议影响下的时变系统滤波器设计方法、装置和滤波器。

背景技术

随着网络和通信技术的发展，网络控制系统由于其广泛的应用引起了大量研究兴趣，比如：工业自动化、远程诊断和故障排除、环境监测等等。相比于传统的点对点连接的系统，网络系统由于通过共享网络连接提供了很多优点包括较低的成本、灵活的结构、简单的安装和较高的可靠性。然而，由于通信网络的使用网络诱导现象不可避免的出现(例如：丢包，时滞，信号量化和传感器饱和)并且受到了大量关注。

滤波和状态估计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的估计系统的内部状态。常见的Kalman滤波和扩展Kalman滤波被广泛用于受高斯噪声影响的线性时变系统或非线性时变系统的滤波问题。然而，并不是所有污染系统的噪声都是高斯噪声，所以出现了针对非高斯噪声的滤波器，其实就有针对幅值有界噪声的集员滤波器。集员滤波器的主要思想是利用得到的测量输出合理的估计出一个包含系统的内部真实状态的集合并保证估计误差受限于一个给定的有界区域。

在大多数现有的文献中，我们都是假定所有传感器节点可以同时通过通信网络传输信号，但在实际应用中由于网络带宽的原因这种假设是不现实的。为了防止数据冲突，我们引入通信协议，常见的协议有：Weighted Try-Once-Discard(WTOD)协议，Round-Robin(RR)协议和随机通信(SCP)协议。虽然已有大量文献对通信协议做了许多研究，但关于通信协议影响下时变系统的集员滤波问题还很少见，尤其是一并考虑混合时滞和状态饱和的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在协议影响下的时变系统滤波器设计方法、装置和滤波器，以解决实际应用中考虑混合时滞和状态饱和情况下，网络带宽对于所有传感器节点可以同时通过通信网络传输信号不能实现的问题。

第一方面，本发明提供一种在协议影响下的时变系统滤波器设计方法，其特征在于，包括：

构建含有混合时滞和状态饱和的时变系统数学模型；

根据所述时变系统数学模型的测量输出确定协议规则；

根据所述协议规则对所述时变系统数学模型进行更新并增广；

根据所述更新并增广的时变系统数学模型构建具有待求解滤波参数滤波器模型；

根据所述滤波器模型的状态向量估计值和所述更新并增广的时变系统数学模型的状态向量实际值计算出滤波器误差；

令所述滤波器误差满足给定条件，求解所述待求解滤波参数。

优选地，所述时变系统数学模型包括：

时变系统的状态向量、时变系统的测量输出和所述状态向量的初始条件；

由K时刻之前的状态向量构建所述混合时滞；

由K时刻的状态向量构建所述状态饱和；

所述混合时滞和所述状态饱和，共同构建所述时变系统的状态向量。