Filtragem e controle de modelos múltiplos estocásticos com observações parciais.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2001 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112024-141857/ |
Resumo: | Este trabalho trata de algoritmos de filtragem e de controle lineares para sistemas lineares sujeitos a saltos markovianos (MJLS) a tempo discreto. Consideram-se observações parciais, ou seja, que o estimador e o controlador são projetados a partir das variáveis de saída do sistema, sem portanto o conhecimento das variáveis de estado e de salto. A análise da filtragem começa com a continuação do estudo do estimador linear recursivo de erro médio quadrático mínimo (LMMSE) apresentado em [Costa, 1994]. Obtém-se uma equação recursiva de Riccati para a covariância do erro usada na equação do filtro e condições para garantir a sua convergência para a solução de uma equação estacionária de Riccati. Esta equação estacionária de Riccati garante maior simplicidade na implementação computacional do filtro linear, em relação aos algoritmos subótimos (GPB, IMM), além de não impor que o ruído do processo seja gaussiano. Logo após, analisa-se o problema de filtragem robusta, isto é, quando se têm incertezas nos parâmetros dos possíveis modos de operação do sistema. Propõe-se uma formulação através de desigualdades matriciais lineares (LMI). Para o caso no qual não se têm incertezas nos modos de operação, mostra-se que a formulação LMI fornece a mesma solução que o filtro LMMSE via equação de Riccati. Por fim analisa-se o problema de controle ótimo linear quadrático com observações parciais. Obtém-se um filtro LMMSE de ordem reduzida considerando independênciaentre as variáveis de salto. A partir deste filtro propõe-se um controlador subótimo para o problema do regulador linear quadrático com horizonte finito para MJLS com observações parciais. |
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Filtragem e controle de modelos múltiplos estocásticos com observações parciais.Untitled in englishControle estocásticoMarkov processesProcessos de MarkovStochastic controlEste trabalho trata de algoritmos de filtragem e de controle lineares para sistemas lineares sujeitos a saltos markovianos (MJLS) a tempo discreto. Consideram-se observações parciais, ou seja, que o estimador e o controlador são projetados a partir das variáveis de saída do sistema, sem portanto o conhecimento das variáveis de estado e de salto. A análise da filtragem começa com a continuação do estudo do estimador linear recursivo de erro médio quadrático mínimo (LMMSE) apresentado em [Costa, 1994]. Obtém-se uma equação recursiva de Riccati para a covariância do erro usada na equação do filtro e condições para garantir a sua convergência para a solução de uma equação estacionária de Riccati. Esta equação estacionária de Riccati garante maior simplicidade na implementação computacional do filtro linear, em relação aos algoritmos subótimos (GPB, IMM), além de não impor que o ruído do processo seja gaussiano. Logo após, analisa-se o problema de filtragem robusta, isto é, quando se têm incertezas nos parâmetros dos possíveis modos de operação do sistema. Propõe-se uma formulação através de desigualdades matriciais lineares (LMI). Para o caso no qual não se têm incertezas nos modos de operação, mostra-se que a formulação LMI fornece a mesma solução que o filtro LMMSE via equação de Riccati. Por fim analisa-se o problema de controle ótimo linear quadrático com observações parciais. Obtém-se um filtro LMMSE de ordem reduzida considerando independênciaentre as variáveis de salto. A partir deste filtro propõe-se um controlador subótimo para o problema do regulador linear quadrático com horizonte finito para MJLS com observações parciais.In this work we consider the linear filtering and control of discrete- time Markovian jump linear systems (MJLS). We assume that only an output of the system is available and therefore the values of the state and jump parameters are not known. The filtering analysis begins with the study of the linear minimum mean square error estimator (LMMSE). A recursive Riccati equation for the error covariance in the filtering equation is obtained. We present conditions to guarantee the convergence of the error covariance matrix to the stationary solution of an algebraic Riccati equation (ARE). These results allow us to design a time-invariant stable suboptimal filter of LMMSE for MJLS. Afterwards the robust linear filtering problem is considered, that is, when there are uncertainties on the parameters of possible modes of operation of the system. A Linear Matrix Inequality (LMI) formulation is proposed to solve the problem. In case of system operation modes without uncertainties, we show that the LMI formulation provides a filter with the same stationary mean square error as the one obtained from the Riccati equation approach. This work is concluded considering the linear quadratic optimal control problem with partial informations. By considering independence among the jump variables we obtain a reduced order LMMSE filter. From this filter we propose a suboptimal control for the linear quadratic regulator problem for MJLS with partial informations.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCosta, Oswaldo Luiz do ValleJiménez, Susset Guerra2001-11-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3139/tde-07112024-141857/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-11-07T16:22:02Zoai:teses.usp.br:tde-07112024-141857Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-11-07T16:22:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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