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《江南大学》 2017年
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具有随机发生现象的系统动力学研究

范校正  
【摘要】:本文主要讨论的是基于信号在传输过程中可能遭受到随机发生现象影响的几类离散的非线性随机系统的模糊滤波和鲁棒控制问题。在无线通讯系统中,信号在传输过程中(特别是无线信号传输过程中)可能会由于受到外部随机噪声扰动、物理设备的限制、信号传输带宽的影响,从而信号会遭受到不可避免或者无法预知发生的现象,并且这些现象是随机出现的,从而导致信号的接收会出现信息不完全的现象,这类现象也被称为信号在传输过程中系统所遭受到的随机发生现象。例如,随机发生参数不确定现象、随机发生分布式延迟现象、随机发生区间延迟现象、随机发生非线性现象、传感器饱和以及信道衰落现象等。基于这些工程实际,在总结已有的科研结果的基础上,本文系统地研究了几类非线性随机系统的控制与滤波问题,并且对其提出了新的研究方法。本文基于随机分析方法、矩阵理论、李雅普诺夫稳定性理论、离散的模糊李雅普诺夫函数的方法、相关不等式技巧以及差分方程的稳定性理论等,在现有结果的基础上,又对几类离散的非线性随机系统的输出-反馈控制与模糊滤波问题进行了更加深入的研究,同时也设计出了新颖的而且有意义的模糊滤波器和模糊输出-反馈控制器。在本文中,研究的主要内容包括以下三个问题。首先,研究基于T-S模糊模型具有信道衰落及随机发生现象的H_∞模糊滤波问题,并且得到误差系统满足指数均方稳定的充分条件。其次,研究基于T-S模糊模型具有信道衰落、扇形非线行、随机发生区间延迟及非线性的的H_∞输出-反馈控制,从而设计出了新的而且具有创新的模糊H_∞输出-反馈控制器。最后,基于T-S模糊模型,通过使用新的离散的模糊Lyapunov的方法,研究具有随机发生区间延迟及间歇测量的H_∞滤波,并且采取了间歇测量输出的策略,使得误差滤波系统稳定性的相关研究以及H_∞性能问题被讨论。具体内容如下:1.在第一章中,先介绍了本文研究课题的相关背景、研究范围;其次,介绍了研究课题的发展状况及意义;最后,介绍了本文研究的具体内容和具体的贡献。2.第二章研究了具有信道衰落及随机发生现象的H_∞模糊滤波问题,通过运用随机分析方法、Lyapunov函数稳定性理论、线性矩阵不等式(LMI)方法、基本不等式方法,对误差滤波系统进行H_∞性能分析,并且设计出了希望得到的模糊滤波器。3.第三章研究了基于T-S模糊系统且具有信道衰落现象、扇形非线性现象、随机发生区间延迟及非线性的模糊H_∞输出-反馈控制问题,通过模糊理论、Lyapunov稳定性理论、线性矩阵不等式(LMI)方法、基本不等式方法,对输出-反馈控制系统进行了H_∞性能分析,并且设计出了希望得到的模糊输出反馈控制器。4.第四章研究了具有随机发生区间延迟及间歇测量的H_∞滤波问题,并且采用了一种新的研究方法——离散的模糊Lyapunov函数的方法以及新的测量输出的方法——间歇测量方法,并且同时通过数学理论中的随机分析方法、矩阵论中线性矩阵不等式(LMI)方法,不仅对误差滤波系统进行了H_∞性能分析,而且设计出了新的模糊滤波器。5.第五章,首先总结了全文的内容,其次对未来的科研工作作了一些小的思考以及个人的展望。为了说明研究结果的可行性和有效性,本文中所得到的相关定理以及所设计的滤波器和控制器的相关参数都需要在MATLAB软件里的工具箱LMI里进行数值求解,并且进行相应的数值仿真,器仿真结果同时就说明了文章结果的有效性和可行性。
【关键词】:T-S模糊系统 离散随机非线性系统 H_∞滤波与控制 随机发生现象 离散的模糊Lyapunov函数方法
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:N941.3
【目录】:
  • 摘要3-5
  • ABSTRACT5-8
  • 第一章 绪论8-15
  • 1.1 研究的背景以及研究的范围8-12
  • 1.1.1 研究的背景8-10
  • 1.1.2 研究的范围10-12
  • 1.2 具有随机发生现象的系统动力学研究的发展情况及意义12-13
  • 1.3 本论文主要研究内容和主要贡献13-15
  • 1.3.1 主要研究内容13-14
  • 1.3.2 主要贡献14-15
  • 第二章 具有信道衰落及随机发生现象的H_∞模糊滤波15-29
  • 2.1 系统描述与预备知识15-19
  • 2.2 主要结果分析19-25
  • 2.3 数值仿真25-28
  • 2.4 本章小结28-29
  • 第三章 具有信道衰落、扇形非线性、随机发生区间延迟及非线性的模糊H_∞输出-反馈控制29-45
  • 3.1 系统描述与预备知识29-32
  • 3.2 主要结果分析32-40
  • 3.3 数值仿真40-43
  • 3.4 本章小结43-45
  • 第四章 具有随机发生区间延迟及间歇测量的H_∞模糊滤波:一个新的离散的模糊李雅普诺夫函数方法45-54
  • 4.1 系统描述与预备知识45-48
  • 4.2 主要结果分析48-53
  • 4.3 本章小结53-54
  • 第五章 总结与展望54-56
  • 5.1 总结54
  • 5.2 展望54-56
  • 致谢56-57
  • 参考文献57-61
  • 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文61

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