基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于事件驱动机制和输出信号量化的非线性网络控制系统非脆弱模糊滤波器设计方法，包括如下步骤：首先构建区间二型模糊逻辑描述的非线性网络系统模型，并设计具有参数不确定性的滤波器模型；再结合事件触发策略和信号量化方法，建立滤波器的增广误差系统；构造Lyapunov‑Krasovskii泛函，利用稳定性理论、不等式技术和自由权矩阵方法，得到了非脆弱模糊滤波器存在的充分性条件，并给出了滤波器参数矩阵的具体求解过程：

【技术实现步骤摘要】
基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法
本专利技术属于智能控制
，具体涉及一种基于事件驱动机制和信号量化的非脆弱模糊滤波方法。
技术介绍
网络控制系统具有设计灵活性高、重构性优越和维护运行成本低等优点，在许多领域有着广泛的应用，比如分布式工业系统，电力系统和智能电网，多智能体，交通领域等。目前关于网络控制系统的文献很多，其中具有代表性的文献，例如“游科友,谢立华.网络控制系统的最新研究综述.自动化学报,2013，39(2):101-118”，对网络控制系统滤波设计的最新研究进展、具有代表性的成果和潜在的研究方向进行了阐述；文献“ZhangDan，etal.Distributednon-fragilefilteringforT-Sfuzzysystemswithevent-basedcommunications.FuzzySetsandSystems,2017,306:137-152.”针对一型T-S模糊系统的非脆弱滤波问题，结合参数的摄动性和事件驱动机制，提出了一种分布式滤波器设计方法，并验证了算法的有效性；文献“赵涛,程冠鸿,刘凯,梁伟博.多性能指标下区间二型T-S模糊时滞系统的滤波器设计.控制与决策，2018,33(06):989-998.”,针对区间二型T-S模糊系统的滤波器设计问题，在耗散性、无源性、H∞和L2-L∞性能的多性能指标框架下提出隶属函数不匹配的区间二型模糊滤波器设计方法，并通过仿真实验验证了所提出方法的有效性。文献“LiHongyi,etal.Filteringofintervaltype-2fuzzysystemswithintermittentmeasurements,IEEETransactionsonCybernetics,2016,46,(3):668--678.”针对量化和网络丢包的二型T-S模糊模型描述的网络控制系统滤波问题进行了解决，给出了滤波器设计的过程。上述的有关非线性网络框架下滤波方面的研究仅仅考虑到了时延、量化或者丢包一种或者两种情况的组合，更为关键的是没有考虑到在实际应用中所设计滤波器的参数矩阵应该具有一定的抗干扰性来抑制本身不确定性的影响，再者在设计网络系统滤波器的时候没有引入事件驱动机制来减少网络传输负担和降低带宽设计成本，没有在统一框架下综合考虑在上述因素下系统迅速稳定，扰动抑制水平更佳，滤波估计效果更好的解决办法。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术提供了基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，包括以下步骤：1)建立区间二型模糊逻辑描述的非线性网络控制系统模型：其中是状态向量，是系统的输出测量值，是需要待测信号值，是外部干扰噪声信号，满足L2[0,∞)区间的约束；是满足运算要求的系统矩阵，前件变量和隶属度函数如下：根据模型(1)，考虑增加滤波器的适应性和可靠性问题，设计非脆弱模糊滤波器：其中，是滤波器的状态向量，是采样和量化后的滤波器的输入值，是滤波器的输出值，和是待设计滤波器的参数矩阵，是表征滤波器参数摄动的不确定性矩阵，满足I是单位矩阵，2)考虑降低网络传输数据的负担和提高有效传输效率，构建基于事件驱动机制的采样数据传输机制，其数据是否传输的性能指标为：其中可调阈值常数σ∈[0,1)，阈值误差为ek(t)＝y(ikh)-y(tkh)，y(ikh)为系统输出的当前采样值，y(tkh)为系统上一次通过网络发送的数据值；为采样时刻，为待设计参数矩阵；对于网络控制系统，经过事件驱动机制发送的采样信号必须经过量化的处理，才能够满足信号归一化的要求，建立对数量化器：其中参数ρv为量化器密度参数；当事件驱动条件满足，被发送的量化可测输出信号为：其中各个参数为为了描述方便和不失一般性，令δqv＝δ，进而得到基于上述约束和考虑零阶保持器的特性，滤波器的输入信号为：其中为网络传输所产生的诱导时滞，并满足τm和分别为诱导时滞的下限和上限；对于采样时间间隔进行分割：其中，构造辅助函数τ(t)＝t-tkh-ih,t∈Ωi，易得令并引入一个新向量综上所述，所设计滤波器的输入信号：3)建立基于事件驱动机制、信号采样和量化框架下的滤波误差系统模型：其中，4)构造Lyapunov-Krasovskii泛函：其中P＞0,Q1＞0,R1＞0为正定矩阵，为待设计参数矩阵。5)在上述基础上，给出滤波器具体参数矩阵的设计过程，如下：给定参数σ，τM＞0，δ＞0，εi＞0(i＝1，2，...，10)，存在0＜lj≤1，满足当存在合适维数对称正定矩阵Q1＞0，R1＞0，U1＞0和(i＝1，2，...，r)，使得下列线性矩阵不等式成立：2P2-R1＞0(23)其中，则滤波误差系统在事件驱动机制下是渐近稳定的，且具有H∞性能指标γ，非脆弱模糊滤波器参数矩阵为：本专利技术带来的有益技术效果：本专利技术基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，在考虑到滤波器参数摄动、量化误差和非线性网络系统存在事件驱动机制的情况下，提出了系统具有稳定性和量化滤波的解决方法。本专利技术考虑到了滤波器参数的抗干扰性，优化了系统性能指标，降低了网络系统传数据输负担，使得非脆弱模糊滤波误差系统具有更好的抗干扰性能，有效保证了潜在实际应用需求。附图说明图1为本专利技术基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法流程图。图2为事件触发时刻序列的曲线图。图3为系统原状态和滤波器状态轨迹。图4为滤波误差曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更详细的描述。如附图1所示，本专利技术的基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，包括以下步骤：第一步：建立区间二型模糊逻辑描述的非线性网络控制系统模型，并针对该模型设计相应的滤波器；以区间二型模糊模型描述如下的控制系统模型：其中是状态向量，是系统的输出测量值，是需要待测信号值，是外部干扰噪声信号，满足L2[0，∞)区间的约束；是满足运算要求的系统矩阵，前件变量和隶属度函数如下：根据模型(1)，考虑增加滤波器的适应性和可靠性问题，设计非脆弱模糊滤波器：其中，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：设计考虑充分描述不确定性因素的区间二型模糊系统，并针对该模型设计相应的滤波器；/n步骤2：建立事件驱动机制和对数量化器，以便降低网络传输数据的负担和提高有效传输效率，并对采样信号进行归一化处理；/n步骤3：结合第一步的系统和滤波器模型和步骤2的事件驱动机制和量化器，构建滤波器误差增广系统；/n步骤4：设计合适的Lyapunov-Krasovskii泛函，结合松弛矩阵和不等式技术给出滤波误差系统是渐进稳定的并满足H

【技术特征摘要】
1.基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：设计考虑充分描述不确定性因素的区间二型模糊系统，并针对该模型设计相应的滤波器；
步骤2：建立事件驱动机制和对数量化器，以便降低网络传输数据的负担和提高有效传输效率，并对采样信号进行归一化处理；
步骤3：结合第一步的系统和滤波器模型和步骤2的事件驱动机制和量化器，构建滤波器误差增广系统；
步骤4：设计合适的Lyapunov-Krasovskii泛函，结合松弛矩阵和不等式技术给出滤波误差系统是渐进稳定的并满足H∞性能指标约束的充分条件；
步骤5：应用矩阵分解和同余变换，结合不等式处理技术，经过计算可以得到滤波器的参数。


2.根据权利要求1所述的基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：
建立区间二型模糊逻辑描述的非线性网络控制系统模型：



其中是状态向量，是系统的输出测量值，是需要待测信号值，是外部干扰噪声信号，满足L2[0,∞)区间的约束；是满足运算要求的系统矩阵，前件变量和隶属度函数如下：









根据模型(1)，考虑增加滤波器的适应性和可靠性问题，设计非脆弱模糊滤波器：



其中，是滤波器的状态向量，是采样和量化后的滤波器的输入值，是滤波器的输出值，和是待设计滤波器的参数矩阵，是表征滤波器参数摄动的不确定性矩阵，满足I是单位矩阵，


3.根据权利要求1所述的基于事件驱动策略的网络系统非脆弱模糊滤波器设计方法，其特征在于，步骤2具体包括：
考虑降低网络传输数据的负担和提高有效传输效率，构建基于事件驱动机制的采样数据传输机制，其数据是否传输的性能指标为：



其中可调阈值常数σ∈[0,1)，阈值误差为ek(t)＝y(ikh)-y(tkh)，y(ikh)为系统输出的当前采样值，y(tkh)为系统上一次通过网络发送的数据值；为采样时刻，为待设计参数矩阵；
对于网络控制系统，经过事件驱动机制发送的采样信号必须经过量化的处理，才能够满足信号归一化的要求，建立对数量化器：



其中参数ρv为量化器密度参数；
当事件驱动条件满足，被发送的量化可测输出信号为：



其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩春松，孟岩，解恺，齐奕森，张何之，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23