[发明专利]计及数据丢包和增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法

说明书

本发明公开了一种计及数据丢包和增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法，用于分析分数阶网络系统在量测信号数据发生随机丢包和增益受到干扰情况下的状态估计问题。本发明的具体流程如下：首先对量测信号发生数据随机丢包特点进行分析，建立了计及量测信号数据随机丢包情况下的分数阶网络系统模型；接着，设计了计及观测器增益干扰的观测器模型；最后，以建立的模型为基础，结合分数阶扩展卡尔曼滤波的知识和矩阵不等式理论，设计出了一种可以同时计及量测数据随机丢包和观测器增益干扰的广义分数阶扩展卡尔曼滤波方法，算例分析表明了本发明方法有效性和实用性。

技术领域

本发明涉一种计及数据丢包和增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法，属于网络系统分析与控制技术领域。

背景技术

网络系统的分析与控制对于保证网络系统安全稳定的运行具有重要的意义。近年来，随着量测技术的发展与进步，使得对网络系统进行实时在线监测与控制成为了可能。在现有的研究中，借助于相量量测单元所获取的实时量测信息，通过设计动态的状态估计器，是实现网络系统实时分析与控制的主要途径。

一般情况下，首先通过相量量测单元进行量测，获取现场量测数据,然后通过信息传输通道传到控制中心，但是需要注意的是，在量测信息的传输过程中，量测数据会不可避免的发生数据随机丢失的情况，所以，在进行网络系统的动态估计器设计时必须计及量测信号发生丢包的情况。

另一方面，在对动态估计器或者观测器进行设计时，由于受到参数计算和调整的不确定性，观测器的增益会受到扰动，因此，为了使得动态估计器具有较强的鲁棒性，以获取更好的估计效果，在进行网络系统的动态估计器时必须计及观测器增益所受到的扰动。

分数阶网络系统由于可以更加精确的描述系统的结构，近年来被广泛应用于各个领域，如运用在电力系统网络中，可以更加精确的对电力系统中的节点电压和电流进行预测和估计。但是，在现有的分数阶网络系统研究中，计及量测信号数据随机丢包的估计方法主要集中于线性的分数阶网络，且大多均未考虑观测器增益所受到的扰动。对于非线性分数阶网络，计及数据丢包和增益扰动的估计方法，国内外鲜有相关报道。为了进一步拓展分数阶网络的应用，本发明设计了一种计及数据丢包和观测器增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法，并从理论上给予了证明。最后，实际的分数阶网络系统算例测试验证了本发明方法的有效性和实用性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种计及数据丢包和观测器增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法。

技术方案：一种计及数据丢包和观测器增益扰动的分数阶网络系统状态估计方法，包括如下部分：

1)计及数据丢包和观测器增益扰动的分数阶网络系统

在假设各个相量量测单元各自独立工作的前提下，计及量测信号数据随机丢包情况下的离散非线性分数阶网络系统模型，其系统方程x_k+1和输出方程y_k可分别描述为：

Δ^γx_k+1＝f(x_k,u_k)+w_k