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近年来，随着通信技术的飞速发展，网络化系统在众多领域中得到了广泛的应用。在网络化系统中，通信协议经常被用来对网络节点间的数据传输进行调度以减少通信网络中的数据冲突。此外，实际工业领域中的网络化系统通常采用多速率采样策略来实现系统性能和资源消耗之间的平衡。目前，针对网络化系统滤波问题的研究主要考虑的是单速率系统，而且通信协议的影响也没有得到充分关注。因此，发展一些解决通信协议影响下多速率网络化系统滤波问题的新方法是一个很有意义也很有挑战性的课题。
本文旨在研究通信协议影响下几类多速率网络化系统的滤波问题，如通信协议影响下多速率时变系统、多速率时滞系统、多速率线性重复过程的滤波问题。针对这些新的问题，本文提出了一些新的研究模型以及新的研究方法，例如建立了新的模型来描述经过Round-Robin协议调度之后的测量、改进了weighted Try-Once-Discard协议的选取规则来适应异步传感器、提出了将多速率系统转换为单速率系统的新方法。根据研究内容的不同，本文可以分为五个部分。在第一部分中，详细介绍了本文所研究课题的研究背景、动机和目的，总结概括了本文的主要研究内容以及贡献。
在第二部分中，着重探讨了多速率网络化系统的滤波问题，为研究通信协议影响下多速率网络化系统的滤波问题打下基础。首先，研究了带有积分测量的多速率人工神经网络的H∞状态估计问题。考虑了多速率采样情形，假设人工神经网络的状态更新周期可以不同与传感器的采样周期，建立了测量模型来描述积分测量现象，提出了新的方法将多速率人工神经网络转换为单速率人工神经网络，利用Lyapunov-Krasovskii泛函得到了关于H∞状态估计器存在性的分析结果，进而设计了满足要求的H∞状态估计器。然后，研究了Gilbert-Elliott模型刻画的传感器网络中多速率时滞系统的非脆弱H∞滤波问题。同样假设系统状态更新周期和传感器采样周期可以不同来体现多速率采样，在滤波器增益中引入了不确定项来描述增益波动现象，利用Gilbert-Elliott模型更为精确地刻画了随机测量丢失现象并建立了新的测量模型，构建Lyapunov-Krasovskii泛函得到了相应的H∞滤波器的存在性条件，并设计了非脆弱分布式H∞滤波器。
在第三部分中，基于第二部分的研究成果，探讨了Round-Robin协议影响下多速率网络化系统的滤波问题。首先研究了高速通信网络中Round-Robin协议影响下时滞人工神经网络的l2-l∞状态估计问题。考虑高速通信网络这一特殊的多速率情形，建立了新的数学模型来描述经过带有Round-Robin协议的高速通信网络传输之后的测量，构建Lyapunov-Krasovskii泛函分析了l2-l∞估计器存在的充分条件，并设计了l2-l∞估计器。然后研究了Round-Robin协议影响下多速率时滞系统的递推状态估计问题，这里系统的状态更新周期同样可以不同于传感器的采样周期。在系统含有随机非线性和分布式时滞的情形下，通过使用迭代状态方程的方法将多速率系统滤波问题转换为了单速率系统滤波问题，提出了新的模型来刻画经过Round-Robin协议调度之后的测量，求解矩阵差分方程得到了估计误差方差的最小上界并设计了状态估计器。
在第四部分中，考虑了weighted Try-Once-Discard协议影响下多速率网络化系统的滤波问题。首先研究了weighted Try-Once-Discard协议影响下带有测量野值的多速率时变系统的递推滤波问题。这里考虑了多速率采样情形和测量野值现象，还考虑了weighted Try-Once-Discard协议对传感器的调度作用。采用提升技术将多速率系统转换为了单速率系统，建立数学模型描述了weighted Try-Once-Discard协议调度之后的测量，设计了新的滤波器结构有效抑制了测量野值对滤波性能的影响。基于矩阵差分方程的解，得到了具有递推形式的滤波器增益表达式，进而分析了滤波误差在均方意义下的指数有界性。然后研究了weighted Try-Once-Discard协议影响下多速率线性重复过程的递推融合估计问题。这里考虑了更为一般的多速率采样情形，假设线性重复过程的状态更新周期可以不同于传感器的采样周期，而且各个传感器的采样周期可以互不相同。考虑weighted Try-Once-Discard协议的影响，设计了新的weighted Try-Once-Discard协议中的选取规则来体现其对异步传感器的调度作用。通过求解矩阵差分方程设计了局部递推状态估计器，进而利用序贯covariance intersection融合方法对局部估计进行了融合。
在第五部分中，研究了p-persistent CSMA协议影响下带有随机发生传感器饱和的多速率时不变系统的H∞滤波问题。这里同样考虑了更为一般的多速率采样情形，传感器具有互不相同的采样周期并且不同与系统的状态更新周期，采用一组相互独立且服从伯努利分布的随机变量刻画了传感器饱和的随机发生，设计了新的方法来处理多速率采样和p-persistent CSMA协议耦合带来的时变概率，使用提升技术将多速率系统滤波问题转换为了单速率系统滤波问题。构造Lyapunov函数得到了滤波误差系统指数均方稳定并且满足H∞性能指标的充分条件，利用矩阵不等式技术设计了H∞滤波器。最后将所设计的滤波算法应用到了连续搅拌釜式反应器的模型中，验证了所设计滤波算法的有效性，体现了研究成果的实际意义。
本文旨在研究通信协议影响下几类多速率网络化系统的滤波问题，如通信协议影响下多速率时变系统、多速率时滞系统、多速率线性重复过程的滤波问题。针对这些新的问题，本文提出了一些新的研究模型以及新的研究方法，例如建立了新的模型来描述经过Round-Robin协议调度之后的测量、改进了weighted Try-Once-Discard协议的选取规则来适应异步传感器、提出了将多速率系统转换为单速率系统的新方法。根据研究内容的不同，本文可以分为五个部分。在第一部分中，详细介绍了本文所研究课题的研究背景、动机和目的，总结概括了本文的主要研究内容以及贡献。
在第二部分中，着重探讨了多速率网络化系统的滤波问题，为研究通信协议影响下多速率网络化系统的滤波问题打下基础。首先，研究了带有积分测量的多速率人工神经网络的H∞状态估计问题。考虑了多速率采样情形，假设人工神经网络的状态更新周期可以不同与传感器的采样周期，建立了测量模型来描述积分测量现象，提出了新的方法将多速率人工神经网络转换为单速率人工神经网络，利用Lyapunov-Krasovskii泛函得到了关于H∞状态估计器存在性的分析结果，进而设计了满足要求的H∞状态估计器。然后，研究了Gilbert-Elliott模型刻画的传感器网络中多速率时滞系统的非脆弱H∞滤波问题。同样假设系统状态更新周期和传感器采样周期可以不同来体现多速率采样，在滤波器增益中引入了不确定项来描述增益波动现象，利用Gilbert-Elliott模型更为精确地刻画了随机测量丢失现象并建立了新的测量模型，构建Lyapunov-Krasovskii泛函得到了相应的H∞滤波器的存在性条件，并设计了非脆弱分布式H∞滤波器。
在第三部分中，基于第二部分的研究成果，探讨了Round-Robin协议影响下多速率网络化系统的滤波问题。首先研究了高速通信网络中Round-Robin协议影响下时滞人工神经网络的l2-l∞状态估计问题。考虑高速通信网络这一特殊的多速率情形，建立了新的数学模型来描述经过带有Round-Robin协议的高速通信网络传输之后的测量，构建Lyapunov-Krasovskii泛函分析了l2-l∞估计器存在的充分条件，并设计了l2-l∞估计器。然后研究了Round-Robin协议影响下多速率时滞系统的递推状态估计问题，这里系统的状态更新周期同样可以不同于传感器的采样周期。在系统含有随机非线性和分布式时滞的情形下，通过使用迭代状态方程的方法将多速率系统滤波问题转换为了单速率系统滤波问题，提出了新的模型来刻画经过Round-Robin协议调度之后的测量，求解矩阵差分方程得到了估计误差方差的最小上界并设计了状态估计器。
在第四部分中，考虑了weighted Try-Once-Discard协议影响下多速率网络化系统的滤波问题。首先研究了weighted Try-Once-Discard协议影响下带有测量野值的多速率时变系统的递推滤波问题。这里考虑了多速率采样情形和测量野值现象，还考虑了weighted Try-Once-Discard协议对传感器的调度作用。采用提升技术将多速率系统转换为了单速率系统，建立数学模型描述了weighted Try-Once-Discard协议调度之后的测量，设计了新的滤波器结构有效抑制了测量野值对滤波性能的影响。基于矩阵差分方程的解，得到了具有递推形式的滤波器增益表达式，进而分析了滤波误差在均方意义下的指数有界性。然后研究了weighted Try-Once-Discard协议影响下多速率线性重复过程的递推融合估计问题。这里考虑了更为一般的多速率采样情形，假设线性重复过程的状态更新周期可以不同于传感器的采样周期，而且各个传感器的采样周期可以互不相同。考虑weighted Try-Once-Discard协议的影响，设计了新的weighted Try-Once-Discard协议中的选取规则来体现其对异步传感器的调度作用。通过求解矩阵差分方程设计了局部递推状态估计器，进而利用序贯covariance intersection融合方法对局部估计进行了融合。
在第五部分中，研究了p-persistent CSMA协议影响下带有随机发生传感器饱和的多速率时不变系统的H∞滤波问题。这里同样考虑了更为一般的多速率采样情形，传感器具有互不相同的采样周期并且不同与系统的状态更新周期，采用一组相互独立且服从伯努利分布的随机变量刻画了传感器饱和的随机发生，设计了新的方法来处理多速率采样和p-persistent CSMA协议耦合带来的时变概率，使用提升技术将多速率系统滤波问题转换为了单速率系统滤波问题。构造Lyapunov函数得到了滤波误差系统指数均方稳定并且满足H∞性能指标的充分条件，利用矩阵不等式技术设计了H∞滤波器。最后将所设计的滤波算法应用到了连续搅拌釜式反应器的模型中，验证了所设计滤波算法的有效性，体现了研究成果的实际意义。