基于通信协议的复杂网络非脆弱状态估计和集员状态估计研究

论文摘要

复杂网络是由若干个相互联系、相互影响的节点组成的系统。由于复杂网络的结构复杂、节点复杂和各种复杂性因素的相互影响,直接通过测量得到所有节点的状态信息是比较困难的,利用可获得的测量信息估计所有节点的状态具有重要的现实意义。近年来,复杂网络的状态估计问题已经成为学术界一个较为重要的研究课题,但其中的非脆弱状态估计和非脆弱集员状态估计问题得到的关注比较少。由于复杂网络的节点数量众多和连接结构复杂,给通信网络的数据传输带来了不小的压力,为了避免数据冲突和减少有限网络资源不必要的利用率,采用通信协议来规定每一个传输步骤中各个节点访问通信网络的权限是十分必要的。本文的主要目的是研究不同的通信协议影响下复杂网络的状态估计问题,并探讨时滞、不确定内部耦合、不完全测量信息和有界外部扰动等对状态估计性能的影响。主要内容总结如下:研究一类随机通信协议（SCP）影响下具有时滞和有界外部扰动的离散复杂网络的非脆弱状态估计问题,其中SCP被用来确定每一个传输步骤中拥有通信网络使用权限的节点。对于该类复杂网络,利用可获得的网络传输测量信息,设计新型的非脆弱状态估计器,并采用随机形式来刻画估计器增益矩阵中的不确定性;利用随机分析法和Lyapunov稳定性理论,得出保证估计误差动态系统均方指数最终有界的充分性判据,并通过求解最优化问题得到输出估计误差渐近上界的最小值,进而借助LMI得到估计器增益矩阵的设计方法。通过数值算例验证所提出的非脆弱状态估计方法的有效性。针对具有分布式时滞、不确定内部耦合和传感器饱和的离散时变复杂网络与具有时滞和不完全测量信息的时变非线性复杂网络,分别研究轮询（RR）协议和尝试一次加权丢弃（WTOD）协议影响下非脆弱集员状态估计问题,其中RR协议和WTOD协议被用来确定每一个传输步骤中拥有通信网络使用权限的节点,采用不确定性的区间矩阵表示方法刻画不确定内部耦合行为和不完全测量信息现象。对于这两类复杂网络,利用可获得的网络传输测量信息,分别设计RR协议和WTOD协议影响下的新型非脆弱集员状态估计器,其中估计器增益摄动均满足范数有界条件;利用S-过程,借助递推LMI,推导出保证状态估计能被约束在某个椭球集序列内的充分条件,并通过求解最优化问题得到估计器增益矩阵以及相应的状态估计误差所在的最小椭球集序列。通过数值算例说明所提出的非脆弱集员状态估计算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 本课题的研究目的和意义
•     1.1.1 课题来源
•     1.1.2 研究目的及意义
•   1.2 复杂网络时滞现象的研究现状
•   1.3 复杂网络不完全测量信息的研究现状
•   1.4 复杂网络状态估计的研究现状
•     1.4.1 复杂网络非脆弱状态估计
•     1.4.2 复杂网络集员状态估计
•   1.5 通信协议的研究现状
•     1.5.1 随机通信协议（SCP）
•     1.5.2 轮询（RR）协议
•     1.5.3 尝试一次加权丢弃（WTOD）协议
•   1.6 本文主要内容
• 第2章 SCP影响下复杂网络的非脆弱状态估计
•   2.1 离散复杂网络及其非脆弱状态估计问题
•   2.2 非脆弱状态估计器设计
•   2.3 数值仿真
•   2.4 本章小结
• 第3章 RR协议影响下时变复杂网络的非脆弱集员状态估计
•   3.1 离散时变复杂网络及非脆弱集员状态估计问题
•   3.2 非脆弱集员状态估计器设计
•   3.3 数值仿真
•   3.4 本章小结
• 第4章 WTOD协议影响下时变非线性复杂网络的非脆弱集员状态估计
•   4.1 离散时变非线性复杂网络及非脆弱集员状态估计问题
•   4.2 非脆弱集员状态估计器设计
•   4.3 数值仿真
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨宁

导师: 陈东彦

关键词: 时滞复杂网络,非脆弱状态估计,非脆弱集员状态估计,通信协议,指数最终有界

来源: 哈尔滨理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 数学

单位: 哈尔滨理工大学

基金: 黑龙江省自然科学基金项目(项目编号:A2018007)

分类号: O157.5

总页数: 89

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