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通信访问约束随机系统的可估计性和可辨识性研究

作　者: 王丽娟
导　师: 章辉
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 互信息熵访问约束通信策略可估计性能观性 Gauss-Markov过程可辨识性
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
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内容摘要

随着网络化控制系统、大规模复杂控制系统的发展,通信访问约束问题受到了越来越多人的关注。然而目前大多数研究成果主要集中在访问约束系统的能控能观性、稳定性、LQG控制、H∞控制等方面,而关于访问约束随机系统的状态可估计性、参数可辨识性以及自适应控制的研究相对较少。基于信息论和控制论不可分割的联系,本文从信息论的角度讨论了访问受限情况下线性离散随机系统的状态可估计性、参数可辨识性以及可估计性和能观性之间的关系。具体来说主要有以下几个方面的研究成果。(1)从信息论的视角考察了线性离散随机系统在访问约束情况下的可估计性问题。针对系统中存在的访问约束所带来的通讯冲突现象,采用一个二值向量函数描述系统中各个输出信号的通讯状态。针对这类对象,根据由互信息定义的可估计性概念,讨论了访问约束系统的状态估计问题,得出了在输出检测信号传输存在访问约束情况下的状态可估计性条件。解析分析和仿真结果表明,存在合理的通信序列,使得系统在访问约束情况下,能够保持其状态可估计性。(2)讨论了在访问约束条件下随机系统的可估计性和相应的确定性系统的能观性之间的关系。从信息论的角度,分析了线性随机系统的可估计性和确定性系统的能观性之间的联系,得出了当系统状态变化阵满秩时,当且仅当其相应的确定性系统为能观测时,取值于离散初始状态的随机系统为状态可估计的这一结论。(3)对于参数的变化为Gauss-Markov过程描述的时变线性多变量系统,将其输入输出模型转化为状态空间模型,用系统状态可估计性的相关概念和方法来解决时变参数在线辨识问题。针对这类对象,运用信息论的测度和方法,根据由互信息定义的可辨识性概念,讨论了用一个二值函数描述输出信号传输状态的访问受限系统的时变参数在线辨识问题,得出了在输出检测信号传输存在访问约束情况下的参数可辨识性条件。理论分析与仿真结果表明,存在合理的通信(接入)策略,使得系统在访问受限情况下,能保持模型参数的可辨识性。研究表明,在访问受限情况下,通过合理的选择通信策略,可以保持系统的可估计性、可辨识性等性能。研究工作和得出的结论再一次验证了从信息论的角度来研究控制问题可以为我们提供新的视角和研究平台。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
目录  11-13
第1章绪论  13-22
  1.1 通信约束产生的背景  13-14
  1.2 通信约束的研究现状  14-20
    1.2.1 通信约束控制系统中存在的主要问题  14-18
    1.2.2 通信访问约束研究现状(Medium Access Constrains)  18-20
  1.3 论文的主要研究内容和结构安排  20-22
    1.3.1 论文的主要研究内容  20
    1.3.2 本文的组织结构  20-22
第2章信息论和通信原理基础知识  22-37
  2.1 信息和控制的关系  22-23
  2.2 信息测度  23-31
    2.2.1 信源的数学模型及分类  23-24
    2.2.2 熵  24-28
    2.2.3 互信息  28-31
  2.3 信道复用的基本原理  31-32
    2.3.1 复用的基本概念  31
    2.3.2 复用的基本原理  31-32
  2.4 复用技术的最大通道数目  32-34
    2.4.1 时分复用最大通道数目  32-33
    2.4.1 频分复用最大通道数目  33-34
  2.5 最大熵原理  34-36
  2.6 本章小结  36-37
第3章通信访问约束情况下线性随机系统的状态可估计性  37-64
  3.1 引言  37-38
  3.2 通信访问约束系统建模  38-39
  3.3 通信访问约束情况下线性随机系统的可估计性  39-46
    3.3.1 可估计性定义  39-42
    3.3.2 访问约束离散随机系统的可估计性  42-46
  3.4 可估计性和能观性之间的关系  46-56
    3.4.1 一般系统的可估计性和能观性之间的关系  46-51
    3.4.2 通信访问约束系统的可估计性和能观性之间的关系  51-56
  3.5 仿真  56-62
    3.5.1 实例1  56-61
    3.5.2 实例2  61-62
  3.6 本章小结  62-64
第4章通信访问约束情况下线性随机系统的参数可辨识性  64-80
  4.1 引言  64
  4.2 对象描述  64-67
    4.2.1 系统模型  64-66
    4.2.2 访问约束系统描述  66-67
  4.3 通信访问约束系统的参数可辨识性  67-71
    4.3.1 最小最大熵(MMEE)意义下的参数可辨识性  67-68
    4.3.2 访问约束系统的参数可辨识性  68-71
  4.4 仿真  71-78
  4.5 本章小节  78-80
第5章总结与展望  80-86
  5.1 本文总结  80-81
  5.2 研究展望  81-86
参考文献  86-90
作者攻读硕士期间完成的论文及参与的项目  90-92
作者简介  92

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