切换混杂系统的鲁棒滤波

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1、硕士学位论文切换混杂系统的鲁棒滤波RESEARCHONROBUSTFILTERINGOFSWITCHEDHYBRIDSYSTEM那雨虹哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP13学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文切换混杂系统的鲁棒滤波硕士研究生：那雨虹导师：吴立刚申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP13U.D.C:621.3Dissertation

2、fortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONROBUSTFILTERINGOFSWITCHEDHYBRIDSYSTEMCandidate：NaYuhongSupervisor：Prof.WuLigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：Jun

3、e,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着人们涉猎的领域信息集成度和复杂度的逐渐增多，对描述问题和解决问题的需求也逐渐增加。切换混杂系统是一类用来描述复杂系统的非常有效的数学模型，它是由一系列子系统以及切换序列构成的。其中，其一系列子系统可能为连续系统、离散系统或连续离散混合系统组成；切换律，是决定系统轨迹在不同子系统之间跳变规律的函数，可以由系统本身的特性决定，也可以处于受控状

4、态。离散切换系统是一类重要的切换混杂系统，其所有子系统都是离散系统，所以更加贴近现代工业中的计算机控制系统，所对离散切换系统的研究也是十分热门的课题。??∞滤波方法是一类被广泛应用的鲁棒滤波方法，它对带有不确定性和噪声的系统有着很好的滤波效果。在各种理论研究和工业过程中，对于??∞滤波的参数计算方法都是用线性矩阵不等式的方法，本文对切换混杂系统的鲁棒滤波问题进行处理的时候，就用到了??∞滤波的思想，在处理离散切换系统的鲁棒滤波问题的时候，用到了类似??∞滤波方法的瑞卡提方程，也用到了线性矩阵不等式的

5、方法来求取参数。卡尔曼滤波算法是一类经典的且被广泛使用的滤波方法，采用时域上的状态空间法进行分析，能够达到对随机干扰的抑制和对信号的估计。卡尔曼滤波算法是最优估计，能够很好的对系统状态进行滤波，但是它只在处理白噪声的时候有突出的效果，处理其他不确定性和有色噪声的时候效果并不好，而且无法处理非线性系统。本文针对卡尔曼滤波算法进行了部分改进，引入了误差平方的上界这个变量，然后用这个上界来约束系统中的不确定性和随机噪声，使卡尔曼算法能够更好的处理切换混杂系统的问题。拓展卡尔曼滤波方法是对卡尔曼算法的修正和

6、改进，用以处理非线性系统中的问题。其原理为对非线性系统的系统矩阵和输入矩阵进行局部线性化。无损卡尔曼滤波也是处理非线性系统的滤波方法，它是对采样点附近多个点同时进行处理，并且映射到值域后再计算，滤波效果更加优异，但是相比较其他算法而言，计算量偏大。本文第一章首先对切换混杂系统和离散切换系统的原理和国内外研究状态进行全面的介绍，第二章然后对系统的稳定性进行分析和讨论，为了进一步贴近现实情况，还对系统的鲁棒稳定性进行了讨论。第三章和第四章介绍了两种经典的方法：卡尔曼滤波和??∞滤波的方法来完成对系统状态

7、的估计。并且在这两章内容当中，分别举例证明了该滤波器方法的可行性和滤波器参数的合I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文理性。并且给出了MATLAB仿真图例，仿真图的效果显著。关键词：切换混杂系统；离散切换系统；卡尔曼滤波；??∞滤波；线性矩阵不等式；II哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreasingcomplexityandintegrationlevelofthefieldsthatpeopledabbled,theneedofdescribingsystemsands

8、olvingproblemsisbombing.Theswitchedhybridsystemisaneffectivemathematicmodeltodescribecomplexsystems;aseriesofsub-systemsandaserialofswitchednumbersmakeitup.Inaddition,thesub-systemscouldbebydiscrete-timesystems,continuous-timesystemsand