第 23 卷第 3 期
烟台大学学报(自然科学与工程版)
Vol.23 No.3
2010 年 7 月 Journal of Yantai University (Natural Science and Engineering Edition) Jul.2010
文章编号:1004 8820(2010)03 0204 07
收稿日期: 2009 10 29
基金项目: 山东省教育厅科技计划资助项目(J08LG76).
作者简介: 张华平(1967 ),男,山东烟台人,博士研究生,研究方向:智能控制.
参 数 不 确 定 离 散 切 换 奇 异 系 统 的 鲁 棒 H
∞
滤 波
张华平
1,2
,董 浩
2
,范洪达
1
(1.海军航空工程学院 电子信息工程系,山东 烟台 264001;2.烟台大学 网络与教育技术中心,山东 烟
台 264005)
摘 要: 研究了参数不确定离散切换奇异系统的鲁棒 H
∞
滤波问题.基于受限系统等价
(r.s.e.)变换,并引入新的状态变量,将滤波误差系统转换为切换标准线性系统,然后根
据线性矩阵不等式,设计了一个切换滤波器,保证了滤波错误系统对所有容许的不确定性
是正则、因果、稳定的,并满足 H
∞
性能.该 H
∞
滤波器既可以是全阶的也可以是降阶的.数
值实例说明了方法的有效性.
关键词: H
∞
滤波;离散切换奇异系统;线性矩阵不等式;不确定系统
中图分类号: TP13 文献标识码: A
切换系统是包含一簇子系统以及其间切换规
则的一类混合系统.近年来,切换系统的研究引起
了众多学者的关注
[1 -2]
.另一方面,状态估计已经
被广泛地研究,并有了很多应用.H
∞
滤波是其中
很重要的估计方法之一,近些年来,这方面的探讨
也比较多
[3 -4]
.
奇异系统,也称为广义系统,在实际中有着广
泛的应用
[5]
,例如化学过程、经济系统等.目前,
很多基于标准状态空间系统的理论和成果已经成
功推广到奇异系统
[6 -7]
.对于切换奇异系统,因
为需要同时考虑稳定性、正则性、脉冲,所以对它
的研究存在着很多困难,目前结果不是很多
[8 -9 ]
.
文献[8]利用线性矩阵不等式(LMI)讨论了离散
切换奇异系统的输出反馈镇定问题,文[9] 对切
换非线性离散奇异系统的未知输入观测器进行了
讨论.到目前为止,对离散切换奇异系统的鲁棒
H
∞
滤波问题,未见文献报道.
本文的目的是研究参数不确定离散切换奇异
系统的鲁棒 H
∞
滤波问题.基于受限制系统等价
(r.s.e.)转换和引入新的状态矢量,将滤波误差
系统转换为切换标准线性系统,然后利用 LMI 设
计切换滤波器,保证了滤波误差系统对所有容许
的不确定性,是正则、因果、稳定的,并满足 H
∞
性
能.该 H
∞
滤波器既可以是全阶的也可以是降阶
的.最后,通过数值例子说明了方法的有效性.
1 问题描述及预备知识
考虑如下形式的离散切换奇异系统:
Ex
k +1
=A(k,r
k
)x
k
+B(k,r
k
)w
k
,
y
k
=C(k,r
k
)x
k
+D
1
(k,r
k
)w
k
,
z
k
=L(k,r
k
)x
k
+D
2
(k,r
k
)w
k
,
(1)
其中:k∈Z,x
k
∈瓗
n
是系统状态,w
k
∈瓗
p
是噪声
信号(属于 l
2
= {a
k
,K∈Z} |∑
∞
k -0
a
T
k
a
k
<
∞
),y
k
∈
瓗
m
是测量信号,z
k
∈瓗
q
是估计信号.{r
k
,k∈Z}
是取值于有限集 N ={1,2,…,N}的切换信号.矩
阵 E∈瓗
n ×n
是奇异的,rankE =r <n.对每个 i∈
N,系统矩阵假定如下所示:
A(k,i) =A(i) +δA(k,i),
B(k,i) =B(i) +δB(k,i),
C(k,i) =C(i) +δC(k,i),
D
1
(k,i) =D
1
(i) +δD
1
(k,i),