一类混沌系统的量化同步

针对信息受限的条件,研究了一类连续混沌系统的同步问题.通过一个有限容量的信道,将具有混沌形式的驱动系统和基于观测器的响应系统连接.在这种情况下,设计了有效的量化方法使得同步误差关于传输误差是输入状态稳定(ISS),同时保证传输误差是指数衰减的.从而使得混沌同步误差在信道容量有限条件下渐近趋于零.最后通过数值例子说明了本文方法的有效性.     

一类离散混沌系统的传输受限同步问题

研究了一类离散混沌系统信息受限条件下的同步问题.将具有离散形式的混沌驱动系统和具有控制输入的响应系统通过一个有限容量信道的通讯网络进行连接.在这种情况下,设计了合适的编解码方法使得传输误差在一定的条件下达到渐近稳定.同时,在线性矩阵不等式条件下,获得了同步误差方程关于传输误差是输入状态稳定,从而实现了混沌系统在信道容量有限条件下的完全同步.最后,通过Fold混沌系统验证了本文方法的有效性.     

基于辅助输出的线性系统状态和未知输入同时估计方法

在未知输入观测器匹配条件不满足的情况下, 针对一类线性时不变系统, 研究了同时估计系统 状态和未知输入的问题. 首先, 基于可测输出对未知输入的相关度的概念, 给出了辅助输出 的构造方法, 使得匹配条件得以满足. 为了处理辅助输出中的未知信息, 提出了一种高增益 观测器设计方法, 它不仅能估计辅助输出, 而且还能估计辅助输出的导数. 然后, 基于辅助 输出的估计值, 提出了一种降维观测器设计方法, 可以在不受未知输入影响的情况下估计系统 的状态; 接下来, 基于状态和辅助输出及其导数的估计值, 给出了未知输入估计. 最后, 对一个五 阶系统进行了数字仿真, 仿真结果表明所提出的方法是有效的.     

外激励参数未知系统的同步控制及其参数识别

考虑外激励的振幅和频率未知的混沌系统.把系统未知参数扩张成系统的新的状态量,构造新的驱动系统.用参数自适应控制方法构造一个响应系统,使之与驱动系统的结构相同.基于级联系统的稳定性理论,通过两个步骤来设计控制器和参数自适应律,使得驱动—响应系统能够达到完全同步.当驱动—响应系统达到完全同步时,就可以识别出系统的未知参数振...     

基于有限时间观测器的混沌系统同步

根据有限时间稳定的定义,对混沌系统引入了有限时间观测器的概念,采用有限时间观测器实现混沌系统的同步,保证在给定的有限时间区间内,观测器状态与被观测系统的状态误差被限制在一个给定界内,从而达到观测系统状态的目的。利用线性矩阵不等式的方法,将观测器存在条件转化为求解系统的线性矩阵不等式。讨论了混沌系统同步的有限时间观测器的存在条件,并给出了观测器的具体设计。通过对Duffing-Holmes系统的同步仿真,验证了该方法的有效性。     

非方广义系统的未知输入有限时间观测器设计

研究了含未知输入的非方广义系统的有限时间输入解耦观测器设计问题,在一定条件下基于非方广义系统的结构特征,引入一个输入-状态对的非奇异转换,把含未知输入的非方广义系统等价地转化为输入已知的正常状态空间系统．用传统的设计正常状态空间系统观测器的方法去构造含未知输入的非方广义系统的未知输入观测器,并给出了观测器存在的充分条件,由此得出了有限时间观测器的设计步骤．     

基于非线性观测器的离散驱动混沌同步

1　引言混沌同步是通过驱动信号的作用使得受迫系统的状态与驱动系统趋于一致.在系统与控制领域有一个相关问题就是通过系统的观测信号来估计该系统的状态,即“观测器”问题.混沌作为一类特殊的非线性动力系统,很自然地可引入观测器理论更系统地进行同步设计,且能用于同步方法所不能实现的某些系统中[1].混沌同步的一个主要应用方面是保密通信,而一般的同步方法均采用时间连续驱动信号,在数字通信占主流的今天,时间离散驱动的同步系统能够提供更高的频谱效率和保密性能[2,3],本文对基于观测器的混沌同步的条件进行分析,并导出了离散驱动时混…     

混沌和超混沌系统的自适应有限时间投影同步

在混沌系统投影同步的研究中,针对驱动-响应系统达到投影同步的时间不确定问题,提出了一种可以预先计算出同步时间,且在此时间内混沌系统实现投影同步的方法.对给定的驱动系统,构造合适的响应系统;采用自适应控制法,仅在误差系统的部分状态变量上加入自适应控制器;采用李亚普诺夫稳定性理论证明了在所采用的自适应控制律作用下,误差系统稳定同时驱动-响应系统达到有限时间投影同步.以典型的统一混沌系统和超混沌系统进行了数值仿真,结果进一步验证了上述控制方法的有效性与可行性.     

超混沌Rossler系统和超混沌Lorenz系统的全状态混合投影同步

用两种不同的方法一主动控制法和自适应控制法实现超混沌Rossler系统和超混沌Lorenz系统的异结构全状态混合投影同步,各自设计了不同的控制器,使得响应系统与驱动系统同步．当参数已知时,采用主动控制法,方法简单有效且不需要构造Lyapunov函数,实现同步的时间短;当系统参数部分未知或完全未知时,基于Lyapunov稳定性理论,给出自适应同步控制器的系统性设计过程和参数自适应律,使得系统间迅速达到同步．数值模拟验证了两种方法的有效性．     

超混沌Rssler系统和超混沌Lorenz系统的全状态混合投影同步

用两种不同的方法-主动控制法和自适应控制法实现超混沌Rssler系统和超混沌Lorenz系统的异结构全状态混合投影同步,各自设计了不同的控制器,使得响应系统与驱动系统同步。当参数已知时,采用主动控制法,方法简单有效且不需要构造Lyapunov函数,实现同步的时间短;当系统参数部分未知或完全未知时,基于Lyapunov稳定性理论,给出自适应同步控制器的系统性设计过程和参数自适应律,使得系统间迅速达到同步。数值模拟验证了两种方法的有效性。     

离散切换系统观测器存在性讨论及降维观测器设计

对具有未知输入的离散切换系统讨论了未知输入观测器（Unknown input observer,UIO）设计方法.首先,对一般离散系统的未知输入观测器匹配条件的Lyapunov-type表示,进行了等价性论证;然后,基于不具有未知输入的离散切换系统的稳定性理论,对具有未知输入的离散切换系统提出了一种切换降维观测器设计方法.通过矩阵分块确定出的观测器增益矩阵,使得降维观测器能直接消去未知输入的影响;然后,在此基础上提出了一种未知输入代数重构方法;最后,通过仿真验证了方法的有效性和正确性.     

马尔可夫跳变系统基于观测器的有限时间容错控制

针对具有一般不确定转移速率的单边Lipschitz Markovian跳变系统,设计了有限时间故障估计观测器和容错控制器.首先,提出一种自适应的有限时间故障估计观测器,它对未知输入具有鲁棒性,能够同时估计出系统的状态、执行器故障和传感器故障,并确保了误差系统的H_∞有限时间有界.然后,基于所估计的状态和执行器故障,提出一种有限时间故障容错控制方法确保闭环系统H_∞有限时间有界.通过线性矩阵不等式的形式,给出了所设计的有限时间观测器和控制器存在的充分条件.最后,通过一个仿真实例,验证了所提方法的有效性.     

Designing fault detection observers for linear systems with mismatched unknown inputs

Algebraic unknown input observers (UIOs) that have been previously reported in the literature can be constructed under the assumption that linear systems with unknown inputs satisfy the so-called observer matching condition. This condition restricts practical applications of UIOs for fault detection and isolation (FDI). We present an algebraic design for fault detection observers (FDOs) for the case in which the observer matching condition is not satisfied. To loosen the restriction imposed by the observer matching condition, the UIO design method combined with the unknown input modeling technique is proposed to design an FDO that decouples the effect of mismatched unknown inputs. To do this, first, unknown inputs that denote the faults of no interest and process disturbances are decomposed into algebraically rejectable unknown inputs and modeled unknown inputs such that the observer matching condition is satisfied. Under the assumption that mismatched unknown inputs are deterministic and can be expressed as the responses of fictitious autonomous dynamical systems, an augmented system is obtained by combining the original system model with the unknown input model. Finally, through the design technique of a UIO for the augmented system, a reduced-order FDO is constructed to estimate an augmented state vector that consists of both the original state variables and the augmentative state variables. The estimated state is then used to generate the residual, which should be designed to be insensitive to unknown inputs while being sensitive to the faults of interest. Two numerical examples are provided to show the usefulness and the feasibility of the presented approach.     

Adaptive sliding mode observer‐based synchronization for uncertain chaotic systems

This paper investigates the synchronization problem for a class of uncertain chaotic systems. Only partial information of the system states is known. An adaptive sliding mode observer‐based slave system is designed to synchronize a given chaotic master system with unknown parameters and external disturbances. Based on the Lyapunov stability theorem, the global synchronization between the master and slave systems is ensured. Furthermore, the structure of the slave system is simple and the proposed adaptive sliding mode observer‐based synchronization scheme can be implemented without requiring a priori knowledge of upper bounds on the norm of the uncertainties and external disturbances. Simulation results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed scheme. Copyright © 2010 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

IMPLICIT TRIANGULAR OBSERVER FORM DEDICATED TO A SLIDING MODE OBSERVER FOR SYSTEMS WITH UNKNOWN INPUTS

It has been presented in previous works that every uniformly observable single‐output system can be put on a triangular observation form. For this structure a special kind of sliding mode observer has been designed by authors, which ensures a finite‐time state reconstruction using a step by step observation algorithm. In this paper, we show that the multi‐output case is more delicate to study especially when the system has some unknown inputs. Thus, in order to generalizes the triangular observer form, from single to multi‐output case, we define an Implicit Triangular Observer (ITO) form. For such a form, two results are given. Firstly, we design a finite time converging observer for all values of the unknown inputs. Secondly, we give the necessary and sufficient condition, including a matching condition, for the existence of a coordinate change to put the system into this form. It is also shown that this class of systems is a subset of the uniform observable class of systems.     

基于两步控制策略的混沌系统全局有限时间同步

本文研究了无刷直流电机(brushless direct current motor,BLDCM)混沌系统的全局有限时间同步问题.利用混沌吸引子的有界性,提出了两步控制策略.首先不施加控制,让主–从混沌系统各自的轨迹收敛到各自的吸引子中,并估计了吸引子的界和收敛时间;再对收敛到吸引子的从系统施加状态误差反馈控制,根据有限时间稳定性理论,得出该控制器在满足一定条件时,两个相同的混沌系统可以快速达到有限时间同步.这种方法在主从系统的初始值相差很大的情况下可以大大减少控制成本,并且可以并估计同步时间.文章最后用仿真结果验证了所得判据的可行性和有效性.     

基于分数阶积分器的分数阶混沌系统状态观测器同步研究

提出了一种基于分数阶积分器的分数阶混沌系统状态观测器同步算法。通过引入一个新的变量,该变量是将驱动系统的输出信号与传输信道中干扰的和进行分数阶积分处理,然后再作为输入信号加到观测系统中,以便实现分数阶混沌系统的状态观测系统同步。然后利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式证明了该方法的正确性。将该同步方法应用于分数阶Chen混沌系统,得出了同步误差曲线,仿真结果表明了该同步方法的有效性,最终实现了分数阶混沌系统的状态观测器同步。     

匹配条件不满足时线性系统未知输入观测器设计

针对一类不满足观测器匹配条件的线性系统,讨论了未知输入观测器设计方法.首先,为了突破观测器匹配条件的限制,提出了一种与未知输入相对阶无关的辅助输出构造方法.然后,把未知输入看作系统状态的一部分,将原系统转化为一个不含未知输入的增维线性描述系统.针对这样的系统转化,对一系列等价前提条件进行了详细的讨论.之后,针对该增维线性描述系统,构造Luenberger观测器来估计原系统的状态和未知输入.同时,借助于高阶滑模微分器,来估计辅助输出中的未知信号.最后,对一个单连杆柔性机械手模型进行了数值仿真,仿真结果表明了方法的有效性.