一般动态系统降阶观测器的设计及参数化表示*

本文将正常系统与奇异系统统一表示为一般动态系统，通过系统的一种新的受限制等价分解形式，给出了系统降阶观测器设计，进而采用互质分式表示法给出了系统降阶观测器的参数化表示。     

基于观测器的参数不确定系统降阶H_∞控制器设计

本文研究了Luenberger观测器的参数不确定系统降阶H∞控制器设计问题,提出了参数不确定系统H∞状态反馈控制问题的一个充要条件,并利用线性矩阵不等式方法求解出参数不确定系统的H∞状态反馈增益。然后对该H∞状态反馈增益进行渐进降阶观测,基于广义Sylverster方程显式通解的参数化设计方法,实现了参数不确定系统的降阶H∞控制。     

基于双曲正切函数的二阶时变参数扩张状态观测器

当传统扩张状态观测器(ESO)的状态初值与系统的状态初值相差较大时,普遍存在微分峰值现象.为了消除这种现象,本文给出了用双曲正切非线性函数构造ESO的一般形式,并且用Lyapunov函数证明了二阶ESO的误差系统为渐近稳定.然后又利用双曲正切函数自身的饱和特性,设计出一种时变ESO,可以实现微分峰值的有效抑制.最后,把这种ESO的仿真结果与经典ESO的仿真结果进行对比,表明这里提出的ESO能够有效抑制微分峰值现象,并可以获得系统状态变量和非线性扰动的精确估计.     

基于参数分离降阶谐波提取方法

谐波的提取在工程应用中是一个重要的问题,往往涉及到复杂的参数估计运算,会影响到谐波提取的速度和精度。提出一种基于参数分离降阶谐波提取方法,将信号源分解为特定谐波和干扰谐波,并转换为与频率相关的参数化形式。利用子观测器估计未知向量,可分别计算出这两部分谐波。重复以上步骤,通过级联观测器,逐步降阶提取相应频率的谐波,最终得到期望的标准正弦信号。该方法利用辅助函数直接建立频率与谐波分量的联系,可以减少待估计参数,使得观测器性能易于分析调节。利用李雅普诺夫理论给出了该算法的稳定性条件,仿真结果验证了级联观测器的有效性。     

基于观测器的广义线性系统降阶H∞控制器设计

本文研究基于Luenberger观洲器的广义系统降阶H∞控制器的设计问题,并且该观测器是关于干扰解耦的。首先是提出了广义系统H∞状态反馈控制问题的一个充要条件,并利用线性矩阵不等式方法求解出广义系统的H∞状态反馈增益。然后对该H∞状态反馈增益进行渐进降阶观测,基于广义Sylvester矩阵方程的显式通解的参数化设计方法,实现了广义系统的降阶H∞控制。本文最主要的工作是给出了相应的广义线性系统降阶H∞控制器的设计算法。在文章的最后给出了一个例子,用来说明降阶算法的有效性。     

固有测试性的Luenberger状态观测器设计法研究

针对固有测试性定量设计的困难,本文提出了Luenberger状态观测器法,叙述了线性系统固有测试性设计流程,简介了非线性系统固有测试性设计的思路。该方法可用Matlab软件编程实现,易于广泛推广。     

线性系统的干扰解耦观测器设计

此文提出线性系统的Luenberger函数观测器关于干扰解耦的条件,指出它与环路复现(LTR)的关系.并结合Luenberger观测器设计的一种参数化方法,给出了线性系统干扰解耦Luenberger观测器的一种简单、有效的设计方法.     

二阶线性系统全维PI观测器的参数化设计

基于一类广义Sylvester矩阵方程的解．提出了二阶线性系统的全维PI观测器设计参数化方法．给出了该类观测器的增益矩阵和左特征向量矩阵的参数化表达式．该观测器设计的参数化方法直接基于二阶线性系统的参数矩阵,不涉及系统的变换或增广．数值例子表明了所提方法的简单有效性．     

多通道线性系统的Luenberger观测器

本文针对多通道线性系统，给出了Luenberger形式的观测器，讨论了其收敛的条件，利用多通道线性系统特征结构配置理论，给出了设计的方法，并给出了实例和仿真结果。     

二阶动力学系统高阶PI观测器的参数化设计方法

本文研究二阶动力学系统的高阶比例积分(PI)观测器设计问题．基于Sylvester矩阵方程的解，提出了该观测器设计的参数化方法．该参数化方法给出了该类观测器增益矩阵的参数化表达式，其所含参数除了满足两个约束条件之外是完全自由的．这些参数为控制系统设计提供了全部自由度，可通过优化等手段选择这些参数来满足某些性能要求，如干扰解耦、故障检测和鲁棒性等．此外，该PI观测器的参数化设计方法直接利用二阶动力学系统的原始参数矩阵，只涉及二阶动力学系统n维参数矩阵的运算．给出一个数值例子，以说明所提方法的简单性和有效性．     

非线性系统指数型降维观测器设计

1 引言 控制系统的状态反馈对各种综合问题显示了其极大的优越性,但系统状态通常不可直接测量到,这就有必要引入状态观测器.对线性系统,著名的Kalman滤波器和Luenberger观测器设计方法为其提供了较为完善的答案.对非线性系统而言,观测器设计是一项具有复杂性的研究工作并引起了众多人的关注.通常来说,有这样几类非线性观测器设计方法:扩展Kalman 滤波器[1]及扩展Luenberger观测器方法[2],非线性坐标变换法[3～5]及类Lyapunov方法[6～10].与线性系统一样,非线性系统按其结构可分为全维观测器和降维观测器.本文对Lipschitz非线性系统降维观测器设计方法进行了讨论.     

FUNCTIONAL OBSERVERS FOR LINEAR SYSTEMS WITH UNKNOWN INPUTS

In this paper, a straightforward approach is presented to design functional observers for linear systems with unknown inputs. Necessary and sufficient conditions are provided for the existence of the observers. Some illustrated examples are included.     

DESIGN OF REDUCED‐ORDER FUNCTIONAL OBSERVERS FOR LINEAR SYSTEMS WITH UNKNOWN INPUTS

This brief paper presents new conditions for the existence and design of reduced‐order linear functional state observers for linear systems with unknown inputs. Systematic procedures for the synthesis of reduced‐order functional observers are given. Numerical examples are given to illustrate the attractiveness and simplicity of the new design procedures.     

一类非线性不确定系统的鲁棒观测器设计

对于一类非线性不确定系统，给出一种基于观测器的鲁棒稳定控制器设计的新方法，它适用于一般匹配不确定系统，且对全维和降维两种观测器均进行了研究．设计实例表明，所设计的控制器反馈增益幅值较小、实现方便．     

多输入多输出线性控制系统的简单极点配置算法

本文给出了对多输入多输出系统进行极点配置的算法。按照本文的结论，任何多输入多输出线性控制系统都可以象单输入单输出线性系统那样进行闭环系统及状态观测器的极点配置。     

一类非线性时变系统基于观测器的反馈稳定化

1　引言目前,有关非线性系统的状态反馈控制已取得了许多引人注目的研究结果,其中状态可测是此控制方法中的一个必不可少的假设.在实际中,许多系统的状态是部分可测或不完全可测,故构造观测器,并用估计状态实现反馈控制是一个非常有意义的研究工作.本文研究了一类仿射非线性时变系统基于状态观测器的输出反馈稳定控制问题.首先设计了系统的状态观测器,然后综合控制器和观测器得到了非线性输出反馈控制器,并证明了反馈后闭环系统的指数稳定性.研究结果表明,系统的控制器与观测器可以分离独立进行设计.2　系统的描述及预备知识考虑下列非线性…     

一般模型2－D系统的观测器设计理论

该文讨论了２－Ｄ一般模型（２ＤＧＭ）在标准边界条件下的渐近观测器的存在性条件及其设计问题．为此，首先将由Ｂｉｓｉａｃｃｏ等人在１９８５年发展起来的相应于对角边界条件的２－Ｄ渐近稳定性理论推广到了具有标准边界条件的２－Ｄ一般模型．在此基础上，借助于局部能控性概念，建立了一系列十分类似于１－Ｄ情形的观测器的存在条件，从这些存在条件出发也可以得到相应的观测器设计算法，最后还得出了２ＤＧＭ的分离性定理．     

UNKNOWN INPUTS OBSERVERS DESIGN FOR DELAY SYSTEMS

This paper concerns the design of functional, reduced and full order observers for linear time delay systems with unknown inputs. A new method generalizing those existing in the literature is presented for systems with unknown inputs, these unknown inputs are present in both the state and the measurement equations. Conditions for the existence of these observers are given and sufficient conditions for the stability independent of delays are derived using linear matrix‐inequality (LMI) formulation. The independent of internal delay and independent of delay cases are also presented. A numerical example is presented to illustrate our approach.     

一种求解线性方程组的算法

把求解线性方程组的问题转化为一个二次函数的优化问题后,给出了一个降低该优化问题求解空间维数的方法.使用这种方法把求解空间的维数降低到一维后,二次函数的最小值将很容易求得,从而得到线性方程组的解.     

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.