基于拟T-S模糊模型的网络化控制系统的卡尔曼滤波器设计.pdfVIP

第37卷 第2期 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) V01．37NO．2 2013年4月 ofWuhan of Journal UniversityTechnology Apr．2013 (TransportationScienceEngineering) 基于拟T—S模糊模型的网络化控制系统的 卡尔曼滤波器设计* 章 红1’2’ 方华京¨ 任先平” (华中科技大学控制系” 武汉430074)(江汉大学物理与信息工程学院2’武汉430056) 摘要：以所构建的综合考虑网络化控制系统时延和丢包问题的拟T-S模糊模型为基础，针对控制 系统受噪声干扰的情况，设计相应的卡尔曼滤波器．详细给出模糊卡尔曼滤波器的设计步骤和递 推算法，通过数字仿真实验，说明该滤波器具有很好的抑制噪声能力． 关键词：网络化控制系统(NCS)；T—S模糊模型；卡尔曼滤波器 中图法分类号：TP273；TP393。1 doi：10．3963／j．issn．2095—3844．2013．02．035 0 引 言 E{善(O))一xo 考虑具有噪声的线性定常离散系统用以下状 E。(0) 态空间模型来描述[1-2|： 1 NCS系统模型 x(是+1)=Ax(走)+砌(是)+Nw(忌+1) y(走)一(X(志)+1，(志) (1) 综合考虑NCS系统的时延和丢包的问题，有 z(k)一Crx(志) 以下几个假设：(1)假设离散控制系统的采样周 式中：x(k)∈R似1，H(忌)∈R”“，y(k)∈R似1，z(k) 期为t，系统的时延用r表示，r≤nT；，可以认为 ∈R弘1分别为系统状态向量、输人向量、传感器测 数据信息没有丢失，如果rnT，，则该次传输的 量输出及系统实际输出向量；w(k+1)和’(忌)分 别表示系统扰动和测量噪声，它们是不相关的、具 信息丢失(即出现丢包)；(2)假设／．L一{卢，，岸：， 有零均值的高斯白噪声，在采样间隔内，w(k)和 …，脚，卢抖1)．式中：雎一P((r～1)Fr≤rT。) 一P，，r一1，2，…，以，表示不同时延出现的概率； v(惫)均为常值，其统计特性为 E{．，(愚))=0，Coy{w(志)，w(j))一E。(愚)6“ E{l，(愚))一0，Cov{，(志)，v(j)}一E。(南)6如 大于以T，出现的概率之和，并且∑。rrH卢，一1． Cov{w(足)，v(j)}一0 利用网络时延作为模糊变量，时延出现的概 A∈R槲”，曰∈R”。”，CER以”和C，∈R。。“分别为系率作为隶属度函数，构造基于T—S模糊模型的拟 统的状态矩阵、输入矩阵、传感器测量矩和输出矩 T-S model，QTS)[316]． T—S模型(quasifuzzy 阵，E一(惫)∈R“”，E。(志)∈R以‘分别为W(¨和根据时延的特性，将线性控制系统分为咒+1 v(最)的方差矩阵． 个子系统，前面的九个子系统是没有数据包丢失 状态向量的初始值z(o)的统计特性给定为 的情况，当时延r理T，时，假设出现丢包情况． 收