Nonlinear Stochastic Systems with Network-Induced Phenomena: Recursive Filtering and Sliding-Mode Design

این مونوگراف روش‌هایی را برای مدیریت مشکلات فیلترینگ و کنترل در سیستم‌های تصادفی غیرخطی که از پدیده‌های ناشی از شبکه در نتیجه ظرفیت ارتباطی محدود ناشی می‌شوند، معرفی می‌کند. چنین پدیده‌هایی عبارتند از تأخیر ارتباطی، حذف بسته‌ها، کوانتیزه‌سازی یا اشباع سیگنال، غیرخطی‌های تصادفی و عدم قطعیت‌های تصادفی رخ می‌دهند.

متن مستقل است و با مقدمه‌ای بر سیستم‌های تصادفی غیرخطی، پدیده‌های ناشی از شبکه و فیلتر کردن و کنترل، حرکت در میان مجموعه ای از آخرین نتایج تحقیقاتی که بر سه جنبه تمرکز دارد:

· پیشرفته ترین فیلترینگ و کنترل غیرخطی؛

· پیشرفت های اخیر در فیلترهای بازگشتی و کنترل حالت کشویی. و

· پتانسیل آنها برای کاربرد در سیستم های کنترل شبکه ای، و نتیجه گیری با برخی ایده ها برای کارهای تحقیقاتی آینده. مفاهیم جدیدی مانند عدم قطعیت تصادفی و شاخص عملکرد محدود به احتمال پیشنهاد شده‌اند تا مدل‌های شبکه را تا حد امکان واقعی کنند. قدرت ترکیبی از ابزارهای اخیر مانند تکنیک‌های تکمیل مربع و مجموع مربع، نابرابری‌های ماتریس همیلتون-جاکوبی-آیزاکس، نابرابری‌های ماتریس خطی تفاوت و نابرابری‌های ماتریس وابسته به پارامتر در درمان چالش‌های ریاضی و محاسباتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخاسته از غیرخطی بودن و تصادفی بودن.

سیستم های تصادفی غیرخطی با پدیده های ناشی از شبکهیک چارچوب یکپارچه از کنترل و فیلتر را ایجاد می کند که برای محققان دانشگاهی در ارائه ساختار به مشکلات مرتبط با ارزش خواهد بود. با یک کلاس مهم از سیستم های شبکه ای و ارائه ابزارهای جدید برای حل آنها. اهمیت مفاهیم، ​​مدل‌ها و روش‌های جدید ارائه‌شده برای مهندسی کنترل عملی و پردازش سیگنال، آن را به مرجعی ارزشمند برای مهندسانی که با مشکلات کنترل و فیلتر غیرخطی سر و کار دارند، تبدیل می‌کند.

This monograph introduces methods for handling filtering and control problems in nonlinear stochastic systems arising from network-induced phenomena consequent on limited communication capacity. Such phenomena include communication delay, packet dropout, signal quantization or saturation, randomly occurring nonlinearities and randomly occurring uncertainties.

The text is self-contained, beginning with an introduction to nonlinear stochastic systems, network-induced phenomena and filtering and control, moving through a collection of the latest research results which focuses on the three aspects of:

· the state-of-the-art of nonlinear filtering and control;

· recent advances in recursive filtering and sliding mode control; and

· their potential for application in networked control systems, and concluding with some ideas for future research work. New concepts such as the randomly occurring uncertainty and the probability-constrained performance index are proposed to make the network models as realistic as possible. The power of combinations of such recent tools as the completing-the-square and sums-of-squares techniques, Hamilton‒Jacobi‒Isaacs matrix inequalities, difference linear matrix inequalities and parameter-dependent matrix inequalities is exploited in treating the mathematical and computational challenges arising from nonlinearity and stochasticity.

Nonlinear Stochastic Systems with Network-Induced Phenomena establishes a unified framework of control and filtering which will be of value to academic researchers in bringing structure to problems associated with an important class of networked system and offering new means of solving them. The significance of the new concepts, models and methods presented for practical control engineering and signal processing will also make it a valuable reference for engineers dealing with nonlinear control and filtering problems.