具有网络传输时延的非线性系统状态估计文献综述

文献综述

课题研究的现状及发展趋势：

非线性系统是实际系统的主要构成，普遍存在于实际的环境中，如网络控制、绝对稳定性、混沌同步和保密通信中。在网络控制系统中，输出是通过一个共享的数字通信网络传输，输出测量仅在离散的采样时刻是可用的。现代不断发展的工业控制系统以我们难以想象的速度变得越来越大、复杂和自动化，特别是非线性现象对于系统产生足够重要的影响时，这使研究学者针对非线性系统应该进行进一步的研究和关注，最近，混沌的鲁棒性能分析，非线性控制系统已经被广泛研究。大多数关于非线性系统的研究都是基于已知系统状态的假设，然而，在实际应用中，非线性系统的状态不能直接测量，状态估计的一种方法是在反馈控制下设计状态观测器。

信息科技的高速发展，信号越来越需要在远距离的两端进行传输，并且对实时性和准确性的要求也越来越高。而网络中需要进行通信的信息源很多，信息往往需要分时占用通信线路来进行传输，并且网络的通信带宽及承载能力都是有限的，带来各种通信受限的问题，并且由于通讯受限的存在，还可能会造成其它问题的出现，比如数据包丢失和传输时延的问题。远距离传输必然引起信号的时延问题，时延的大小严重影响着系统的性能，甚至会造成整个系统的不稳定。因此，网络中存在的传输时延问题越来越吸引国内外学者的目光。针对网络时延问题，基于线性系统和非线性系统均有学者进行研究，然而实际系统由于存在诸多未知外界干扰和模型不精确等因素多是非线性系统。针对该时延，目前已有许多文献对其进行了研究，并提出了一些有效的解决方法。

目前在系统的网络化估计问题中，信号量化和网络传输时延可使得系统的状态估计性能变差，严重的甚至会破坏估计误差系统的稳定性。造成系统的性能下降甚至造成整个系统不稳定，这便给状态观测器的设计带来了极大的困难。状态观测器技术在线性系统的故障检测方面 已取得显著成效 ，但在非线性方面却缺乏有效的手段，已有的观测器方法对于非线性系统大多在工作点处线性化后再采用传统的观测器法进行检测或通过模糊逻辑等技术补偿非线性项的影响。

我们知道，通信与控制结合是一个热门的研究领域。状态观测器由反馈信号控制，该反馈信号已经通过代码解码的量化方案发送，用于在有限的通信信道上远程传输反馈信号。为了简化反馈过程，通常认为它是无信道干扰和传输延迟的理想通信信道。在实际应用中，网络时延、系统时延和反馈控制时延经常发生，并且可能在一定范围内变化。在过去的二十年中，同步，优化和时滞系统的稳定性分析得到了广泛的研究。在这些研究的推动下，考虑了远程通信信道的传输时延。

关于量化方法，它引起了许多研究人员越来越多的兴趣。利用饱和量子化测量，分析了连续、离散线性系统和非线性系统的量子化反馈镇定问题。在通信网络的量子化反馈控制和量化状态估计方面，阐述了线性量化、对数量化、非线性量化和动态量化在量化反馈控制和估计领域的优缺点。对数量化可分为无限对数量化和截断对数量化，已引起网络控制系统的广泛关注。近年来，均匀静态量化器，具有存储器和自适应编码的时变编码器已经用于非线性系统的同步和状态估计的有限带通信信道。

本课题研究的意义和价值

研究一类非线性系统的网络化状态估计有助于帮助我们解决实际问题，状态估计是很多现代控制领域内研究的基础内容，在大量的工程中承担了非常重要的角色，一直是系统工程与科学领域内的研究重点之一。将状态估计用于实际系统的控制、诊断、和监督，如异步切换系统和通信系统。网络已延伸至系统的各个方面，受限的信道带宽，远距离的传输路径和不同的传输介质，使网络传输具有限制性，也诱发了基于网络随机发生的数据部分丢失或全部丢失，数据被替换，信息传输延时等现象。网络引起的传输时延等问题使非线性系统产生许多亟待解决的难题，因此，研究这类现象具有很重要的理论意义与实际价值。对于原有知识的分析和运用，加深了其研究的深度与难度，可以给实际应用提供一些理论参考。

参考文献：