線性集值系統(tǒng)的事件驅(qū)動辨識
發(fā)布時間:2021-03-29 15:36
在網(wǎng)絡(luò)化和信息化的時代環(huán)境下,集值系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用到實際的生產(chǎn)生活中,尤其是在數(shù)字信號傳輸、智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、生物醫(yī)療等與現(xiàn)代化緊密相關(guān)的領(lǐng)域中。隨著在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大,當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中遠(yuǎn)程估計系統(tǒng)參數(shù)時,為節(jié)約通訊資源而采用事件驅(qū)動機(jī)制是具有時代背景的方案。然而,事件驅(qū)動策略破壞了觀測數(shù)據(jù)的完整性,而集值觀測又使得得到的測量數(shù)據(jù)與系統(tǒng)輸出的關(guān)系是本質(zhì)非線性的。所有這些特性給辨識算法的設(shè)計和收斂性能的分析帶來了困難。本文針對線性集值系統(tǒng),研究了當(dāng)系統(tǒng)輸出的集值觀測數(shù)據(jù)采用事件驅(qū)動機(jī)制通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那闆r下,如何估計系統(tǒng)參數(shù)的問題。采用經(jīng)驗測度和隨機(jī)逼近等方法,進(jìn)行了系統(tǒng)參數(shù)估計算法和事件驅(qū)動機(jī)制的設(shè)計,并基于貝葉斯公式、大數(shù)定律和鞅差收斂定理等理論,對算法的收斂性、收斂速度、漸近有效性以及通訊率等性質(zhì)進(jìn)行了分析。主要內(nèi)容和成果包括以下幾個方面:(1)針對輸出經(jīng)過調(diào)度機(jī)制觀測并二集值化的線性有限脈沖響應(yīng)系統(tǒng),在周期輸入下設(shè)計了參數(shù)估計算法,建立了該算法的強(qiáng)收斂性。給出了估計誤差的均方收斂速度,并結(jié)合其Cramer-Rao下界,證明了該算法是漸近有效的。推導(dǎo)得出了該方法的通訊率。(2)...
【文章來源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:121 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2所示),Estrin教授在2002年Mobicom??會議上的特邀報告[8]中闡述了傳感器節(jié)點各模塊的能量消耗情況
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???傳感器的電池續(xù)航能力,從而確保系統(tǒng)的正常運行,是一個具有重要實際應(yīng)??用背景的研宄課題。????^傳感器節(jié)點??yf?v?((?X??以:今,氣??管理節(jié)點(管理員)??圖1-2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖??在這樣的形勢下,“事件驅(qū)動”的思想應(yīng)運而生,它對信號的采集由一??個特定的事件驅(qū)動,而不是隨時間的流逝規(guī)律而作,在確保控制品質(zhì)的前提??下盡量減少數(shù)據(jù)的通訊率。事件的屬性和種類根據(jù)實際目標(biāo)而定,旨在采集??“信息量最大”的數(shù)據(jù),其相應(yīng)的觸發(fā)機(jī)制可以定義為一個變量超過了限定??的值,也可以是一個數(shù)據(jù)包到達(dá)了指定的節(jié)點等等!笆录(qū)動”思想一經(jīng)??提出,便得到了控制論學(xué)者的廣泛關(guān)注,目前己在控制器設(shè)計、狀態(tài)估計等??方面取得了一系列的研宄成果>n]。實際上,事件驅(qū)動機(jī)制早己在工業(yè)實際??中有諸多的應(yīng)用。例如,在水箱的水位控制中,可以設(shè)置當(dāng)水位超過一定限??度為一個事件。系統(tǒng)運行時,水位傳感器通過信號傳輸系統(tǒng)將信號發(fā)送到事??件觸發(fā)芯片,最后決定是否驅(qū)動控制器控制水箱注水和排水[|2]。在仿生機(jī)器??人中,機(jī)器人的運動也是基于事件而不是基于時間的。同樣,當(dāng)一個工業(yè)流??程對象由工程師手動操作時,相應(yīng)的操作是由事件來判斷的,而不是由時間??來驅(qū)動的。只有當(dāng)被控量信號的變化值超過設(shè)定值時,操作員才會進(jìn)一步給??出一條新的指令[131。??與傳統(tǒng)方法中連續(xù)地或者周期性地廣播信息不同,事件驅(qū)動方法是根據(jù)??某些實時性能指標(biāo)(或驅(qū)動條件)進(jìn)行狀態(tài)更新的。一般來講,事件驅(qū)動的??采樣周期是時變的,而非固定的。直觀上,事件發(fā)生的次數(shù)越少,即采樣次??數(shù)越少,計算負(fù)荷、通信負(fù)載、能源
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???周期采樣??k??y*|?事件I區(qū)動采樣???????????>??k??圖1-3周期采樣與事件驅(qū)動采樣??基于事件驅(qū)動的控制論研宄始于對控制器的設(shè)計及控制性能的分析。這??里值得一提的是,瑞典隆德理工學(xué)院的K.?E.?Arzdn教授和K.?1?Astr6m教授??于二十世紀(jì)90年代研究了事件驅(qū)動機(jī)制的問題,并在1999年的文獻(xiàn)[19]中??提出了基于事件觸發(fā)機(jī)制的控制方式,并從仿真和實驗角度詳細(xì)討論了事件??觸發(fā)機(jī)制的思想。概括地說,事件觸發(fā)控制的基本思想就是在保證閉環(huán)系統(tǒng)??具有一定性能(如穩(wěn)定性)的前提下,減少控制器更新的次數(shù),即只有在預(yù)??先設(shè)定好的事件觸發(fā)條件成立時才執(zhí)行控制任務(wù)。相關(guān)結(jié)果涉及模糊系統(tǒng)、??切換系統(tǒng)、多智能體系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、分布式控制、輸出調(diào)節(jié)、迭代學(xué)??習(xí)控制、最優(yōu)控制和片〇〇控制等f9,%。??基于事件驅(qū)動機(jī)制,在數(shù)據(jù)丟包的情況下,文[2〇]研宄了網(wǎng)絡(luò)控制系??統(tǒng)的量化穩(wěn)定問題,用Lyapunov穩(wěn)定性和線性矩陣不等式方法給出了系??統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。對一類離散非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),基于T-S模糊模型,??文【2|]考慮了事件驅(qū)動的模糊控制設(shè)計,用線性矩陣不等式建立了系統(tǒng)UUB??(Uniform?ultimately?bound)穩(wěn)定的充分條件。文[22】用事件驅(qū)動的混雜管理控??制技術(shù)去研究物理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的魯棒和快速能量分配問題,并討論了其在??電網(wǎng)中的應(yīng)用。對一類非線性系統(tǒng),文[23]設(shè)計了基于事件驅(qū)動的輸出反饋??控制器以使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。為保證兩個事件的間隔時間存在下界,文[24]在??周期采樣時刻和事件驅(qū)動采
本文編號:3107776
【文章來源】:北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:121 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2所示),Estrin教授在2002年Mobicom??會議上的特邀報告[8]中闡述了傳感器節(jié)點各模塊的能量消耗情況
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???傳感器的電池續(xù)航能力,從而確保系統(tǒng)的正常運行,是一個具有重要實際應(yīng)??用背景的研宄課題。????^傳感器節(jié)點??yf?v?((?X??以:今,氣??管理節(jié)點(管理員)??圖1-2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖??在這樣的形勢下,“事件驅(qū)動”的思想應(yīng)運而生,它對信號的采集由一??個特定的事件驅(qū)動,而不是隨時間的流逝規(guī)律而作,在確保控制品質(zhì)的前提??下盡量減少數(shù)據(jù)的通訊率。事件的屬性和種類根據(jù)實際目標(biāo)而定,旨在采集??“信息量最大”的數(shù)據(jù),其相應(yīng)的觸發(fā)機(jī)制可以定義為一個變量超過了限定??的值,也可以是一個數(shù)據(jù)包到達(dá)了指定的節(jié)點等等!笆录(qū)動”思想一經(jīng)??提出,便得到了控制論學(xué)者的廣泛關(guān)注,目前己在控制器設(shè)計、狀態(tài)估計等??方面取得了一系列的研宄成果>n]。實際上,事件驅(qū)動機(jī)制早己在工業(yè)實際??中有諸多的應(yīng)用。例如,在水箱的水位控制中,可以設(shè)置當(dāng)水位超過一定限??度為一個事件。系統(tǒng)運行時,水位傳感器通過信號傳輸系統(tǒng)將信號發(fā)送到事??件觸發(fā)芯片,最后決定是否驅(qū)動控制器控制水箱注水和排水[|2]。在仿生機(jī)器??人中,機(jī)器人的運動也是基于事件而不是基于時間的。同樣,當(dāng)一個工業(yè)流??程對象由工程師手動操作時,相應(yīng)的操作是由事件來判斷的,而不是由時間??來驅(qū)動的。只有當(dāng)被控量信號的變化值超過設(shè)定值時,操作員才會進(jìn)一步給??出一條新的指令[131。??與傳統(tǒng)方法中連續(xù)地或者周期性地廣播信息不同,事件驅(qū)動方法是根據(jù)??某些實時性能指標(biāo)(或驅(qū)動條件)進(jìn)行狀態(tài)更新的。一般來講,事件驅(qū)動的??采樣周期是時變的,而非固定的。直觀上,事件發(fā)生的次數(shù)越少,即采樣次??數(shù)越少,計算負(fù)荷、通信負(fù)載、能源
?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???周期采樣??k??y*|?事件I區(qū)動采樣???????????>??k??圖1-3周期采樣與事件驅(qū)動采樣??基于事件驅(qū)動的控制論研宄始于對控制器的設(shè)計及控制性能的分析。這??里值得一提的是,瑞典隆德理工學(xué)院的K.?E.?Arzdn教授和K.?1?Astr6m教授??于二十世紀(jì)90年代研究了事件驅(qū)動機(jī)制的問題,并在1999年的文獻(xiàn)[19]中??提出了基于事件觸發(fā)機(jī)制的控制方式,并從仿真和實驗角度詳細(xì)討論了事件??觸發(fā)機(jī)制的思想。概括地說,事件觸發(fā)控制的基本思想就是在保證閉環(huán)系統(tǒng)??具有一定性能(如穩(wěn)定性)的前提下,減少控制器更新的次數(shù),即只有在預(yù)??先設(shè)定好的事件觸發(fā)條件成立時才執(zhí)行控制任務(wù)。相關(guān)結(jié)果涉及模糊系統(tǒng)、??切換系統(tǒng)、多智能體系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、分布式控制、輸出調(diào)節(jié)、迭代學(xué)??習(xí)控制、最優(yōu)控制和片〇〇控制等f9,%。??基于事件驅(qū)動機(jī)制,在數(shù)據(jù)丟包的情況下,文[2〇]研宄了網(wǎng)絡(luò)控制系??統(tǒng)的量化穩(wěn)定問題,用Lyapunov穩(wěn)定性和線性矩陣不等式方法給出了系??統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。對一類離散非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),基于T-S模糊模型,??文【2|]考慮了事件驅(qū)動的模糊控制設(shè)計,用線性矩陣不等式建立了系統(tǒng)UUB??(Uniform?ultimately?bound)穩(wěn)定的充分條件。文[22】用事件驅(qū)動的混雜管理控??制技術(shù)去研究物理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的魯棒和快速能量分配問題,并討論了其在??電網(wǎng)中的應(yīng)用。對一類非線性系統(tǒng),文[23]設(shè)計了基于事件驅(qū)動的輸出反饋??控制器以使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。為保證兩個事件的間隔時間存在下界,文[24]在??周期采樣時刻和事件驅(qū)動采
本文編號:3107776
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