基于轮询协议的远程状态估计方法技术

基于轮询协议的远程状态估计方法，它属于信息物理系统领域。本发明专利技术解决了现有远程状态估计方法的估计速度慢且估计误差大的问题。本发明专利技术方法具体为：步骤一、建立信息物理系统模型；步骤二、判断建立的信息物理系统模型是否为线性系统；若建立的信息物理系统模型为线性系统，则直接执行步骤三；否则建立的信息物理系统模型为非线性系统，则对建立的信息物理系统模型进行线性处理后，得到线性的信息物理系统模型，再执行步骤三；步骤三、设计远程状态估计器，并基于设计的远程状态估计器对信息物理系统模型进行远程状态估计；步骤四、将步骤三的远程状态估计结果传输给控制器，控制器做出决策。本发明专利技术方法可以应用于信息物理系统中远程状态估计。程状态估计。程状态估计。

【技术实现步骤摘要】
基于轮询协议的远程状态估计方法


[0001]本专利技术属于信息物理系统领域，具体涉及一种基于轮询协议的远程状态估计方法。

技术介绍

[0002]在信息物理系统中，远程状态估计器是一个重要的组成部分。首先，诸多实际应用中常常需要系统的精确状态，而通过远程状态估计器可以得到系统的状态，例如在智能家居系统中，使用传感器对环境中的温度、湿度、污染指数等进行测量。另外，站在控制学科的角度，远程状态估计的好坏将直接影响系统的控制效果，例如在四旋翼飞行器控制中，需要得到系统实际的姿态信息之后再进行控制等操作。最后，远程状态估计也可以用于对系统进行故障诊断、攻击检测等，例如在电网领域，通过对状态进行估计能够迅速找到故障点，从而进行修复。
[0003]虽然现有的远程状态估计方法已经取得了一定的成就，但是现有远程状态估计方法的估计速度仍然较慢，且估计误差较大，因此，很多研究人员开始考虑设计一种最优或者次最优的状态估计方法估计真实的系统状态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为解决现有远程状态估计方法的估计速度慢且估计误差大的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于轮询协议的远程状态估计方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一、建立信息物理系统模型；步骤二、判断步骤一中建立的信息物理系统模型是否为线性系统；若步骤一中建立的信息物理系统模型为线性系统，则直接执行步骤三；否则步骤一中建立的信息物理系统模型为非线性系统，则对建立的信息物理系统模型进行线性处理后，得到线性的信息物理系统模型，再执行步骤三；步骤三、设计远程状态估计器，并基于设计的远程状态估计器对信息物理系统模型进行远程状态估计；步骤四、将步骤三的远程状态估计结果传输给控制器，控制器做出决策。2.根据权利要求1所述的基于轮询协议的远程状态估计方法，其特征在于，所述对建立的信息物理系统模型进行线性处理是基于泰勒级数的线性化方法。3.根据权利要求1所述的基于轮询协议的远程状态估计方法，其特征在于，所述远程状态估计器基于卡尔曼滤波器设计。4.根据权利要求3所述的基于轮询协议的远程状态估计方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为：当线性系统使用来自远程状态估计侧传输的信息时，设计如下的闭环结构远程状态估计器：其中，是k时刻的一步先验预测，A是系统状态空间方程的系统矩阵，是k
‑
1时刻轮询协议下的状态估计结果，是k时刻轮询协议下的状态估计结果，K
k
是k时刻的滤波器增益，z
k
为k时刻的新息序列；定义k时刻的一步预测误差为：通过计算得：其中，x
k
是k时刻系统的状态，是k
‑
1时刻的估计误差，w
k
‑1是k
‑
1时刻的高斯噪声；定义k时刻的估计误差为：通过计算得：其中，I是单位矩阵，Φ
s(k)
＝diag{δ(s(k)
‑
1)I,..,δ(s(k)
‑
N)I}，δ(
·
)是单位冲激函数，s(k)代表取模函数，s(k)
‑
s
′
＝mod(k+s
′‑
2,N)+1，s
′
＝1,2,
…
,N，mod(k+s
′‑
2,N)代表k+s
′‑
2除以N的余数，C是系统状态空间方程中的量测方程矩阵，n是x
k
的维数，是k
‑
l时刻的一步预测误差，v
k
‑
l
是k
‑
l时刻的高斯噪声；根据一步预测误差和估计误差计算k时刻的一步预测误差协方差矩阵和k时刻的滤波误差协方差矩阵P
k
：P
k
‑
＝AP
k
‑1A
T
+Q
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
其中，P
k
‑1是k
‑
1时刻的滤波误差协方差矩阵，Q是系统的过程噪声误差协方差矩阵，R是系统的测量噪声误差协方差矩阵，上角标T代表转置，代表期望；代表期望；再求解滤波误差协方差矩阵存在上界约束时的滤波器增益K
k
。5.根据权利要求4所述的基于轮询协议的远程状态估计方法，其特征在于，所述求解滤波误差协方差存在上界约束时的滤波器增益K
k
，其具体过程为：步骤1、给定初始时刻下的初始正定矩阵为Σ
0，0
＞0，令第k时刻的初始正定矩阵Σ
k，0
为第k
‑
1时刻最后一次迭代获得的正定矩阵Σ
k
‑
1,I0
，I0是设置的最大迭代次数，并令迭代次数i＝1；步骤2、存在一个正定的矩阵Σ
k,i
满足式(8)和式(9)的离散类黎卡提微分方程：满足式(8)和式(9)的离散类黎卡提微分方程：其中，ε1，ε
l,m
和ε
m,l
均为放缩参数，为中间变量矩阵，是k
‑
l时刻的一步预测误差协方差矩阵，矩阵Σ
k,i
是第i次迭代时滤波误差协方差矩阵P
k
的上界，即P
k
≤Σ
k,i
；步骤3、求解出使滤波误差协方差矩阵的上界Σ
k,i
最小的滤波器增益K
k,i
：其中，上角标
‑
1代表取矩阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立刚，吴承伟，柴庆杰，陈禹成，尹立远，朱鸿铭，朱玉鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：