修改型扩张状态观测器:分析与实现

利用系统已知信息构造的扩张状态观测器(extended state observer,ESO)称之为修改型扩张状态观测器.本文完善了修改型扩张状态观测器(modified extended state observer,MESO)的假设条件,并分析了相对于常规的扩张状态观测器,修改型扩张状态观测器估计精度更高的原因.针对系统模型参数不确定情况,提出了基于最小二乘法的修改型扩张状态观测器实现方法,并详细论述了最小二乘法在线辨识系统模型的原理.仿真结果与理论分析结果一致,验证了修改型扩张状态观测器理论分析的正确性和实现方法的可行性.     

基于扩张状态观测器的可调系统参数辨识与实验

在测量噪声条件下,研究基于扩张状态观测器(ESO)的参数辨识方法和实际应用.结合仿真与实验,分析测量噪声对ESO观测状态输出的影响.为了提高实际应用中的辨识效果,通过引入积分型滤波器对观测状态中的噪声进行抑制.所提出方法可以很好地处理非均匀周期采样数据,适用于不规则采样系统的参数辨识.最后,在一类参数可调实验系统上构造两类实际对象,通过实验验证所提出辨识方法的有效性和实用性.     

跟踪-微分器用于连续系统辨识

利用跟踪－ 微分器估计连续系统状态并用最小二乘法估计系统参数,直接对连续系统进行辨识。仿真结果表明,不论是线性系统,还是非线性系统,只要结构对参数是线性的,利用这种方法都能有效地将其参数辨识出来     

一类分布参数系统辨识及其状态观测器设计

本文研究了一类非线性分布参数系统的模型辨识及其状态观测器的设计方法,为这类系统的研究提供了新的途径。将这种方法应用于沸腾炉空气埋管动态过程的研究时,其有效性得到证实。     

跟踪—微分器用于连续系统辨识

利用跟踪－微分器估计连续系统状态并用最小二乘法估计系统参数,直接对连续系统进行辨识。仿真结果表明,不论是线性系统,还是非线性系统,只要结构对参数是线性的,利用这种方法都能有效地将其参数辨识出来。     

一类不确定对象的扩张状态观测器

利用观测器形式的跟踪一微分器,对形如ｘ＾（ｎ）＝ｆ（ｘ,ｘ,．．．Ｘ＾（ｎ－１）,ｔ）＋Ｗ（ｔ）的不确定系统给出了“扩张状态观测器”。只要适当选取观测器中的非线性函数和相应参数,它能很好地跟踪一批不确定对象的扩张状态。     

基于广义扩张状态观测器的遥操作系统同步控制

针对机械臂遥操作系统中存在的时变时延问题,提出了基于广义扩张状态观测器的控制方法,实现了遥操作系统稳定并且主从机械臂关节角位置同步的控制目标。首先通过反馈线性化,将遥操作系统的主从机械臂动力学模型转化为一个关于位置跟踪误差和时延的状态空间模型。针对该多输入多输出的干扰不匹配模型,设计了广义扩张状态观测器和相应的控制律,从而消除了时变时延以及其它扰动引起的不确定性对系统的影响,并对系统进行稳定性和抗扰性分析。最后,通过仿真验证了所设计的控制方法的有效性。     

相关扰动下连续系统的连续时间最小二乘辨识的数值实现

基于数值积分和常微分方程数值解的欧拉法和龙格－－库塔法，给出随机连续系统的连续时间最小二乘辨识的两种数值实现方法，仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于神经网络的非线性扩张状态观测器

自抗扰控制方法是一种新型的非线性设计方法,在自抗扰控制器中主要存在着确定待定参数的问题;非线性扩张状态观测器是自抗扰控制器的核心,在研究非线性扩张观测器中的参数整定问题时,将神经网络的思想引入参数整定,提出了基于神经网络的非线性扩张状态观测器的设计方法,运用该方法可以对任意阶的非线性扩张状态观测器进行参数设计;大量仿真算例表明,设计出的观测器具有良好的鲁棒性,有一定工程应用参考价值.     

用于带有量测噪声系统的新型扩张状态观测器

提出了扩张状态观测器的一种新的形式,用于处理量测环节带有噪声干扰时的情况.ESO可以对不确定系统中的内外扰动进行观测,并以此为基础构成自抗扰控制器.但其性能会受量测噪声的影响.本文利用滤波器消除噪声的影响,并把已知的滤波器方程扩展到原有的ESO中,以补偿滤波器对实际输出信号的偏移作用.数字仿真表明,该方法可以有效的解决输出噪声对扩张状态观测器的影响.     

连续时间模型的闭环子空间辨识

本文对直接使用采样数据进行连续系统的闭环子空间辨识问题进行了研究．将线性滤波方法与基于主 元分析的子空间辨识相结合,利用参考输入或者外部激励信号的高阶滤波变换的正交投影变量作为辅助变量,提出 了一种新的连续时间系统闭环子空间辨识算法．数值仿真表明了与其他算法相比,本文提出的算法具有很好的辨识 效果．     

Robust Backstepping Sliding Mode Controller Investigation for a Port Plate Position Servo System Based on an Extended States Observer

For reducing throttling loss in a pilot oil pipe in a hydraulic system based on common pressure rail, this paper proposes a solution that increases efficiency by reducing the relieving pressure. In order to compensate for the resulting control performance degradation, the paper takes a valve controlled swing motor system under low pressure as the research aim. Considering the uncertainty of external disturbance and flow parameters, the mathematical model of the system is established, using an extended state observer to estimate the external disturbances in real time to increase the compensation value and state feedback for the robust backstepping sliding mode controller. Finally, the simulation results confirm the control algorithm proposed is effective for keeping control performance in decreasing pressure conditions.     

一类MIMO状态可测的非线性连续系统的激励辨识方法

研究一类 MIMO 状态可测的非线性连续系统的激励辨识问题. 输入激励信号采用高斯白噪声, 均匀采样获得输出状态数据. 根据 Girsanov 定理获得系统参数的渐近无偏估计. 数值仿真试验说明了该方法的有效性并发现耦合多变量系统辨识中的 NNR 现象. 最后给出该系统的分步激励辨识算法.     

串联型扩张状态观测器构成的自抗扰控制器

利用自抗扰控制器控制ｍ阶对象,需要调整扩张状态观测器的ｍ＋１个参数。结构和参数相同的ｍ个二阶扩张状态观测器串联而成的串联型扩充状态观测器,具有ｍ＋１阶扩张状态观测器的功能。用其构成的自抗扰控制器参数易于调整,便于工程应用。     

Continuous-time System Identification with Nuclear Norm Minimization and GPMF-based Subspace Method

To improve the accuracy and effectiveness of continuous-time (CT) system identification, this paper introduces a novel method that incorporates the nuclear norm minimization (NNM) with the generalized Poisson moment functional (GPMF) based subspace method. The GPMF algorithm provides a simple linear mapping for subspace identification without the timederivatives of the input and output measurements to avoid amplification of measurement noise, and the NNM is a heuristic convex relaxation of the rank minimization. The Hankel matrix with minimized nuclear norm is used to determine the model order and to avoid the over-parameterization in subspace identification method (SIM). Furthermore, the algorithm to solve the NNM problem in CT case is also deduced with alternating direction methods of multipliers (ADMM). Lastly, two numerical examples are presented to evaluate the performance of the proposed method and to show the advantages of the proposed method over the existing methods.      

Transformation of Nonlinear MIMO Discrete‐Time Systems into the Extended Observer Form

The paper addresses the problem of transforming discrete‐time multi‐input multi‐output nonlinear state equations into the extended observer form, which, besides the inputs and outputs, also depends on a finite number of their past values. Necessary and sufficient conditions for the existence of the extended coordinate transformation are formulated in terms of differential one‐forms, associated with the input‐output equations, corresponding to the state equations. The difference between the single‐input single‐output and multi‐input multi‐output cases is described. The applicability of the conditions is illustrated by an example.