基于观测器的切换模糊时滞系统的反馈控制

针对状态不可测的切换模糊时滞系统, 根据平行分布补偿算法(PDC), 设计了切换模糊观测器和反馈控制器, 应用共同Lyapunov函数方法使观测误差系统在任意切换下渐近稳定, 应用多Lyapunov函数方法, 使系统状态在设计切换律下渐近稳定, 并给出了时滞相关的切换模糊系统渐近稳定的矩阵不等式条件. 仿真结果表明结论的有效性.     

一类切换系统基于观测器的滑模降阶控制

针对一类状态不可测的切换系统, 研究了其基于观测器的滑模控制问题. 设计了一类降阶观测器, 并用观测到的状态设计了滑模面函数以及滑模控制器, 使得闭环系统的状态能够到达滑模面上, 产生滑动模态. 并应用Lyapunov函数的方法给出了切换系统的滑动模态可达条件以及确保闭环切换系统渐近稳定的离散切换律. 最后,数值仿真验证了本文所提方法的有效性.     

具有时变时滞的离散切换系统基于观测器的H∞控制

利用多Lyapunov函数方法，研究一类具有时变时滞的线性离散切换系统基于观测器的H∞控制问题．通过设计对角分块形式的多Lyapunov函数矩阵．使切换律只依赖于观测状态．在基于观测器的切换反馈控制策略下,给出了系统实现H∞控制的充分条件，且条件可以表示为与时滞界相关的线性矩阵不等式（LMI）的形式．同时还给出了切换律、观测器和控制器的设计方案．最后用一个仿真例子表明了结论的有效性．     

时滞切换系统稳定性分析与镇定—Lyapunov函数方法

利用Lyapunov函数方法克服“相空间”与“事件空间”之间的不一致,以考虑时滞切换系统稳定性的分析与综合.其一,对将多Lyapunov函数方法推广至时滞情形,由此给出子系统稳定性准则及切换序列的约束条件,使整个系统是指数稳定的.其二,对于不稳定的时滞子系统,提出了保证观测误差在任意切换作用下指数衰减的观测器设计方法,并构造出基于估计状态的切换序列,使状态变量指数收敛.     

一类Lipschitz 非线性切换系统基于观测器的 H∞ 输出跟踪控制

针对一类Lipschitz非线性切换系统,研究基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将Lipschitz非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,利用多Lyapunov函数方法,同时设计观测器、基于观测器的跟踪控制器和滞后切换信号,使得系统满足H∞输出跟踪性能.最后通过仿真例子表明了设计方法的有效性.     

一类非线性离散切换系统基于观测器的指数镇定

对一类离散非线性切换系统, 考虑了基于观测器的指数镇定问题. 借助微分中值定理(DMVT), 将非线性切换系统转化为线性参数(LPV)切换系统. 当状态变量不完全可获得时, 基于多Lyapunov函数方法, 给出系统在基于观测器的输出反馈控制器下指数镇定的充分条件. 所设计的滞后切换规则能够避免产生滑动模态. 并且将结果推广到系统方程含有不确定性的情况. 最后, 仿真例子说明了设计方法的有效性.     

不确定多时滞离散切换系统的输出反馈镇定

针对一类具有多重状态时滞和凸多面体不确定性的离散切换系统,研究该系统在任意切换信号下基于状态观测器的输出反馈鲁棒镇定问题.首先通过状态变量的替换将多时滞项转变成不含时滞项,再利用分段Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,导出凸多面体不确定多时滞离散切换系统基于观测器的输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将此条件转化成为一组线性矩阵不等式的可行性问题,同时给出基于状态观测器的输出反馈控制器.仿真结果表明设计方法是可行有效的.     

一类切换模糊时滞系统的状态反馈控制

针对切换模糊时滞系统,根据平行分布补偿算法,设计了模糊状态反馈控制器.使用切换技术及单Lyapunov函数和多Lyapunov函数方法,给出了这一类切换模糊时滞系统渐近稳定的充分条件及切换律.仿真结果表明了方法的有效性.     

一类离散切换模糊系统的稳定性

针对离散模糊系统,提出一类离散切换模糊系统的稳定性问题.使用切换技术及单Lyapunov函数、多Lyapunov函数方法构造出连续状态反馈控制器,使得相应的闭环系统渐近稳定,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律.模型中的每个切换系统的子系统是离散模糊系统,取常用的平行分布补偿PDC控制器,主要条件以凸组合和矩阵不等式的形式给出,具有较强的可解性.计算机仿真结果表明设计方法的可行性与有效性.     

攻击型无人机切换控制系统容错算法研究

攻击型无人机单侧发射或投放重型武器时,可将飞行控制系统看作是一个切换控制系统。针对常见的常值型和时变型两种执行器故障,提出了一种自适应观测器设计方法,同时结合状态反馈控制设计了容错控制器。通过Lyapunov函数推出了观测器的误差是关于故障界输入状态实际稳定的充分条件,通过平均驻留时间方法证明了切换控制系统是全局输入状态实际稳定的。某型攻击型无人机仿真实例表明,此方法能在准确估计故障大小的基础上,有效保持切换飞行控制系统的性能,应用前景十分广阔。     

广义时滞系统的降维观测器设计

讨论广义时滞系统的降维观测器的设计方法．通过引入矩阵的广义逆矩阵,给出在一定条件下降维观测器的具体形式,然后分别利用广义逆矩阵及Lyapunov函数方法给出这些条件成立的具体条件及验证方法。最后给出一个例子来说明方法的有效性。     

Observer design for a class of multi-input multi-output nonlinear systems

In this article, the problem of state observer design for a class of multi-input multi-output nonlinear systems is considered. Via state transformation and the constructive use of a Lyapunov function, the new observer design approach is addressed by introducing a parameter ? in the observer. Some sufficient conditions are given which guarantee the estimation error to asymptotically converge to zero under adaptive conditions. An example is included to illustrate the method.     

A nonlinear observer design for an activated sludge wastewater treatment process

This paper treats the problem of estimating simultaneously the state and the unknown inputs of a class of nonlinear discrete-time systems. An observer design method for nonlinear Lipschitz discrete-time systems is proposed. By assuming that the linear part of this class of systems is time-varying, the state estimation problem of nonlinear system is transformed into a state estimation problem for LPV system. The stability analysis is performed using a Lyapunov function that leads to the solvability of linear matrix inequalities (LMIs). Performances of the proposed observer are shown through the application to an activated sludge process model.     

类Lyapunov非线性系统降维观测器设计

对一般形式的非线性系统,引入了Lyapunov稳定意义下观测器存在性的概念,讨论了降维观测器的存在性.指出若相对于一特别形式的Lyapunov函数在Lyapunov稳定意义下存在全维观测器,则还存在降维观测器,并给出了降维观测器之设计方法.为说明该方法的指导意义,用该方法相对于Lipschitz非线性系统给出了降维观测器设计,并对该设计相对于一具体模型进行了仿真分析,仿真结果表明了该设计方法的正确性及实用性.     

基于观测器的不确定时滞系统的鲁棒控制

研究不确定线性时滞系统的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器设计问题,其中不确定性是时变的、不要求满足匹配条件。通过构造增广系统,利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论,获得了该不确定系统存在状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器的充分条件,同时给出了相应的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器。所得结论推广并改进了已知的一些结果,并通过实例说明了其有效性。     

DESIGN MODIFICATION OF SLIDING MODE OBSERVERS FOR UNCERTAIN MIMO SYSTEMS WITHOUT AND WITH TIME‐DELAY

In this paper, the sliding mode observers design techniques for MIMO and as a simple example for SISO systems are systematically advanced as a first purpose. Design parameters are selected such that on the defined switching surface always is generated asymptotically stable sliding mode. Moreover, observer state error dynamics is globally robustly asymptotically stable. Then, advanced design techniques are generalized to the design of a new modification of sliding mode observers for uncertain MIMO systems with time‐delay. Robust sliding and global asymptotic stability conditions are derived by using Lyapunov‐Krasovskii V‐functional method. By these conditions observer parameters are designed such that an asymptotically stable sliding mode always is generated in observer and observer state error dynamics is robustly globally asymptotically stable. The main results are formulated in terms of Lyapunov matrix equations and inequalities. Design example for AV‐8A Harrier VTOL aircraft with simulation results using MATLAB‐Simulink show the effectiveness of proposed design approaches.     

Impulsive observers with variable update intervals for Lipschitz nonlinear time-delay systems

This article is concerned with the design of impulsive observers with variable update intervals for Lipschitz nonlinear systems with delays in state. Discontinuous Lyapunov function/funtional approaches are developed to analyse the stability of error dynamics. Delay-independent sufficient conditions for uniform exponential stability of the error dynamics over variable update intervals are derived in terms of linear matrix inequalities (LMIs). When these LMIs are feasible, the observer gain matrix can be solved numerically with an LMI-based optimisation algorithm. Numerical examples are provided to show the efficiency of the proposed approach.     

带线性输出的一般非线性系统的观测器设计

一般非线性系统的观测器设计一直是控制理论研究的重点.本文针对一类带线性输出的一般非线性系统的观测器设计问题,通过微分中值定理,给出了观测器的一般形式.然后利用构造“观测器Lyapunov函数”,提出了一种较为宽松的一般非线性系统观测器设计方法,并证明其渐进稳定性.针对两个典型的一般非线性系统和双线性系统的分析说明了所给算法是可行的.最后,通过对一个单摆系统的观测器构造方法可以看出该算法是简单的且是易于实现的.     

基于二维混合模型和状态观测器的重复控制设计

针对一类正则线性系统, 提出一种基于状态观测器和二维混合模型的重复控制系统设计方法. 首先, 通过构造一个状态观测器来重构系统的状态, 建立基于重构状态的线性控制律. 然后, 通过独立地考虑重复控制系统的连续控制过程与离散学习行为, 给出基于状态观测器和重构状态反馈的连续/离散二维混合模型. 针对这个混合模型, 运用二维Lyapunov泛函方法, 以线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)的形式给出重复控制系统存在重复控制器和状态观测器的充分条件, 所给条件可用Matlab工具箱方便地求解. 数值仿真验证了本文所提方法的有效性.