While information theory has been introduced to investigate and characterize the control and filtering limitations for a few decades, the existing information-theoretic methods are indirect and cumbersome for analyzing the fundamental limitations of continuous-time systems. To answer this challenge, we lift the information-theoretic analysis to continuous function spaces of infinite dimensions by using Duncan's theorem or the I-MMSE relationships. Continuous-time control and filtering systems are modeled as an additive Gaussian channel with or without feedback, and total information rate is identified as a control and filtering trade-off metric and directly computed from the estimation error of channel input. Inequality constraints for the trade-off metric are derived in a general setting and then applied to capture the fundamental limitations of various control and filtering systems subject to linear and nonlinear plants. For the linear systems, we show that total information rate has similar properties as some established trade-offs, e.g., Bode-type integrals and minimum estimation error. For the nonlinear systems, we provide a direct method to compute the total information rate and its lower bound by the Stratonovich-Kushner equation.


翻译:虽然几十年来一直采用信息理论来调查和确定控制和过滤限制,但现有的信息理论方法在分析连续时间系统的基本限制方面是间接和繁琐的,而且对分析连续时间系统的基本限制是间接和繁琐的。为了应对这一挑战,我们通过使用邓肯的理论或I-MMSE关系,将信息理论分析提升到无限的连续功能空间。连续时间控制和过滤系统建模为带有或没有反馈的添加式高尔西亚频道,总信息率被确定为一种控制和过滤取舍的衡量标准,并且直接从频道输入的估计错误中计算。对交易衡量标准的不平等限制是在一般情况下产生的,然后用于捕捉受线性和非线性工厂制约的各种控制和过滤系统的基本限制。对于线性系统,我们表明总信息率与某些既定的取舍具有相似的特性,例如,Bode型集成和最小估计错误。对于非线性系统,我们提供了一种直接的方法来计算总信息率及其受Stratonovich-Kushner等方程式约束程度较低的部分。

0
下载
关闭预览

相关内容

[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月17日
Arxiv
65+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员