网络环境下非线性时变随机系统的最优递推滤波研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11301118
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0601.控制中的数学方法
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

This project will discuss the design of the optimal recursive filters for the nonlinear time-varying stochastic systems in network environment. By summarizing the existing methods of characterizing the network-induced phenomena (NIP), the mathematical models will be given for the newly emerging NIP (including the fading measurements, multiple fading measurements and randomly occurring signal quantizations etc.). Considering the physical plant involving the features of nonlinear, time-varying as well as stochastic and the NIP, the nonlinear stochastic dynamic models and measurement models will be established. Subsequently, the recursive filters will be constructed in terms of the network-induced information for special/general nonlinear time-varying stochastic systems. By employing the techniques of Riccati-like difference equations, innovation analysis approach and unscented transformation, the existence of the recursive filtering with the specified performance indices will be given and the algorithms of the optimal/suboptimal recursive filters will be developed. Also, the critera will be proposed to ensure the stability, robustness and convergence of the developed filtering algorithms. The monotonicity of the missing probabilities, the robustness of the fading coefficients and the sensibility of the quantization limit for the filtering error covariance will be poninted out, respectively. Moreover, the relationship between the computational complexity and the filtering performance will be studied. This research will contribute to the development of theories of networked systems, nonlinear stochastic systems and time-varying systems. The obtained results will provide an effective means to investigate the signal estimations for the complex dynamic networked systems.
本项目研究网络环境下的非线性时变随机系统的最优递推滤波器设计问题。首先归纳描述现有网络诱导现象的方法,建立刻画测量衰减、多重测量衰减、随机发生信号量化等新型现象的数学模型。综合考虑具有非线性性、时变性和随机性的物理对象及网络诱导现象,建立相应的非线性随机动力学模型与测量模型。接着,分别针对网络环境下的特殊/一般非线性时变随机系统构造依赖于网络诱导信息的递推滤波器。利用黎卡提型差分方程方法、新息分析方法、无损变换等技术,得到满足既定性能指标的递推滤波器的存在性条件及最优/次优递推滤波器的设计算法,给出保证滤波算法稳定性、鲁棒性与收敛性的判别条件,分别揭示滤波误差协方差对丢失概率的单调性、对衰减系数的鲁棒性和对量化极限的敏感性规律,并讨论计算复杂度和滤波性能之间的关系。本研究将有利于促进网络化系统、非线性随机系统和时变系统理论的发展,可为复杂动态网络化系统的信号估计提供有效的方法。

结项摘要

本项目研究了网络化环境下非线性随机系统的递推滤波、状态估计、故障估计与最优控制等问题。归纳了描述现有网络诱导现象的方法,建立刻画测量衰减、多重测量衰减、随机发生信号量化等新型现象的数学模型。综合考虑具有非线性性、时变性和随机性的物理对象及网络化诱导现象,建立了相应的非线性随机动力学模型与测量模型。给出了新的网络化时变随机系统的递推滤波算法(最优滤波、非脆弱滤波、事件触发滤波等),得到了新的非线性网络化系统的状态估计策略(方差受限状态估计、事件触发分布式状态估计、采样 H-infinity 状态估计等),提出了新的非线性时变网络化系统的最优保成本可靠控制方法;此外,将提出的理论结果应用于解决网络化环境下非线性时变随机系统的故障估计问题,给出了具有随机发生非线性和随机发生欺骗攻击的故障估计方法、抗网络诱导不确定性和数据丢包的故障估计策略、具有传感器饱和与随机发生故障的状态与故障联合估计算法等。本项目给出了保证算法鲁棒性、有界性等性能的充分性判别条件。特别地,探讨了数据包丢失现象对滤波算法性能的影响,从理论上揭示了数据包丢失概率与所获得的最优上界的迹的单调性关系。本项目推动了网络化系统和非线性随机系统理论的进一步发展,研究成果为解决非线性网络化随机系统的分析和综合问题提供有效的理论与方法。..在本项目资助下,出版英文专著1部(Springer出版社),授权发明专利1项,获黑龙江省高校科学技术奖一等奖1项,发表论文19篇,其中SCI检索论文16篇,EI检索论文3篇,SCI他引次数为146次。在项目执行期间,项目负责人担任美国《数学评论》评论员和5个国际期刊编委/副编辑,作为客座编辑组织3个国际期刊专刊,并培养了一批优秀的研究生。.

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Recursive approach to networked fault estimation with packet dropouts and randomly occurring uncertainties
具有丢包和随机发生的不确定性的网络故障估计的递归方法
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2016.06.016
  • 发表时间:
    2016-11-19
  • 期刊:
    NEUROCOMPUTING
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Song, Yue;Hu, Jun;Liu, Fengqiu
  • 通讯作者:
    Liu, Fengqiu
On co-design of filter and fault estimator against randomly occurring nonlinearities and randomly occurring deception attacks
针对随机发生的非线性和随机发生的欺骗攻击的滤波器和故障估计器的协同设计
  • DOI:
    10.1080/03081079.2015.1106730
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF GENERAL SYSTEMS
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Hu, Jun;Liu, Steven;Li, Shanqiang
  • 通讯作者:
    Li, Shanqiang
A Survey on Multisensor Fusion and Consensus Filtering for Sensor Networks
传感器网络多传感器融合和一致性过滤综述
  • DOI:
    10.1155/2015/683701
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    DISCRETE DYNAMICS IN NATURE AND SOCIETY
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Li, Wangyan;Wang, Zidong;Ding, Derui
  • 通讯作者:
    Ding, Derui
Recent Advances on Recursive Filtering and Sliding Mode Design for Networked Nonlinear Stochastic Systems: A Survey
网络非线性随机系统递归滤波和滑模设计的最新进展:一项调查
  • DOI:
    10.1155/2013/646059
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jun Hu;Zidong Wang;Hongli Dong;Huijun Gao
  • 通讯作者:
    Huijun Gao
New delay-dependent stability criteria of genetic regulatory networks subject to time-varying delays
受时变延迟影响的遗传调控网络的新延迟依赖性稳定性标准
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2016.05.066
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Neurocomputing
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Zhen Li;Dongyan Chen;Yurong Liu;Yanfeng Zhao
  • 通讯作者:
    Yanfeng Zhao

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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
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    郝帅;胡军;陈芸
  • 通讯作者:
    陈芸

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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