含丢包的网络控制系统的估计以及优化控制

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网络控制系统是控制理论研究的重要组成部分,它在通讯,经济,航天等领域具有广泛的应用前景。然而,在网络控制系统的信息传递中可能会发生数据包丢失的现象,这会导致系统的性能下降甚至不稳定。因此,本文基于概率论、最优滤波以及优化控制等基础知识和理论,主要针对两类具有数据包丢失的网络控制系统进行研究,分析了相应的估计和输出反馈控制问题,这有利于提高系统的性能。本文主要研究内容及成果如下:1.首先,介绍了网络控制系统的背景和研究现状。其次,总结了具有丢包的网络控制系统估计以及优化控制问题的现有成就和研究方向。最后,阐述了基本的理论知识以及已有的求解控制问题的思路和方法。2.针对具有Bernoulli丢包的网络控制系统,根据系统不同的量测方程进行讨论,研究了估计问题。一方面通过递推的方法严格推导出最优估计,另一方面,为了便于实际应用,开发了一个次优的近似估计器,并与线性最小均方误差估计进行比较,验证了本文提出的次优估计器性能更好。3.针对具有Markov丢包的网络控制系统,解决了基本的线性二次最优控制问题。首先,给出一些初步的结果,设计了最优的递归估计器以及误差协方差矩阵。其次,定义了价值函数,并且运用动态规划的方法推导了最优控制律以及相关的价值函数。最后,证明了最优控制器是采用修正的黎卡提方程给出的,该方程可以在基本假设下进行逆向计算,所获得的结果可以看作是具有Markov丢包网络控制系统的重要实现。
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