局域強耦合時滯複雜系統的濾波方法研究

《局域強耦合時滯複雜系統的濾波方法研究》是依託上海交通大學，由蔡雲澤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：局域強耦合時滯複雜系統的濾波方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蔡雲澤
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

由於研究方法的限制，對複雜系統控制的研究工作大多假定系統模型精確已知，且不含時滯和非高斯噪聲信號的干擾。同時考慮時滯、信息丟失和非高斯噪聲輸入的濾波問題是控制和信號處理領域的前沿研究課題。本項目基於現有濾波方法在具有局域強耦合時滯特徵的複雜系統領域遇到的困難和亟待解決的關鍵問題，從濾波器的分析、設計及最佳化三個層次展開濾波方法的研究，解決目前濾波領域的研究成果無法在局域強耦合時滯背景下適用的問題，並給出基於隨機搜尋等智慧型最佳化方法的濾波器最佳化技術。將採用定性分析與定量描述結合的方式，研究基於估計誤差二階矩特徵和累積量特徵的濾波方法，進一步將小波分析的時頻特性與累積量有機結合，設計小波累積量濾波器，以其降低時滯、信息丟失及非高斯噪聲對狀態量測和信息互動的影響。本項研究將會針對局域強耦合時滯複雜系統提出一套有效的濾波方法，完善濾波理論在複雜系統控制中的套用，具有重要的科學意義和套用價值。

結題摘要

局域強耦合複雜系統是指系統中每個節點以與耦合節點進行信息互動的方式跟蹤其他節點的運動或做出決策，使得整個系統表現出某種團隊行為的一類複雜系統。本項目基於現有濾波方法在具有局域強耦合時滯特徵的複雜系統領域遇到的困難和亟待解決的關鍵問題，從濾波器的分析、設計及最佳化三個層次展開了濾波方法的研究。 主要成果集中在兩個方面：一是局域強耦合時滯複雜系統的濾波方法研究。首先針對局域強耦合複雜系統的時滯、非線性、強耦合特徵進行了建模研究，在此基礎上研究了卡爾曼濾波方法、魯棒濾波方法，進一步對含約束信息的複雜系統、含圖像信息的複雜系統、基於互動式多模型的局域強耦合複雜系統的濾波融合方法進行了具體深入的研究，解決了目前濾波領域的研究成果無法在局域強耦合時滯背景下適用的問題。在研究中採用隨機過程理論、隨機搜尋方法對濾波器進行了設計和最佳化。二是針對局域強耦合複雜系統的收斂性進行了理論分析。首先研究了基於Vicsek模型的動態網路（局域強耦合複雜系統）的收斂性問題，然後研究了多個耦合網路級聯毀壞的魯棒性，建立了多複雜網路對級聯毀壞的魯棒性的理論框架，為進一步實現局域強耦合複雜系統中多個動態網路的合作控制研究奠定了理論基礎。 本項目的研究對局域強耦合時滯複雜系統提出了一套有效的濾波方法，完善了濾波理論在複雜系統控制中的套用，具有重要的科學意義和套用價值。