线性广义系统基于一般形式观测器的严格耗散控制

本文主要研究线性广义系统基于一般形式状态观测器的严格耗散控制器的设计问题,其中关于状态观测器需要同时设计3个系数矩阵.利用线性矩阵不等式方法,分别得到了满足要求的状态观测器及严格耗散控制器的存在条件及设计方法,保证观测器能够渐近地跟踪系统状态并且闭环广义系统容许且严格耗散.最后给出两个数值算例说明本文设计方法的有效性.     

基于观测器的输出反馈电子节气门控制器设计

针对电子节气门系统的状态变量不完全可测量, 设计了一个基于观测器的输出反馈电子节气门控制系统. 该系统由一个估计不可测量状态的降阶观测器和一个非线性状态反馈控制器组成. 同时在控制器中引入了跟踪误差的积分项以抑制跟踪静差. 将建模误差和观测器误差等不确定性看作外部扰动, 在输入到状态稳定性(Input to state stability, ISS)理论框架下分析了跟踪误差系统的鲁棒性, 并据此给出了选择控制器参数的指导性原则.仿真及实验结果表明, 基于观测器的输出反馈控制器能够很好地实现电子节气门的跟踪控制.     

不确定时滞系统基于观测器的鲁棒控制器设计

研究了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，通过构造增广系统，利用线性矩阵不等式方法，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，所给示例说明了本文方法的设计步骤和有效性。     

基于观测器的轮式移动机器人路径跟踪控制

研究基于状态观测器的轮式移动机器人的路径跟踪控制问题.首先简要回顾了基于状态反馈的移动机器人的路径跟踪控制问题;进而通过适当的状态变换将移动机器人模型转换为合适的形式,并在移动机器人的位置可以测量的情况下设计了一种可保证状态观测误差指数收敛的状态观测器;最后结合状态反馈路径跟踪控制器和所设计的观测器得到了一种基于观测器的路径跟踪控制器,该控制器可以保证移动机器人的运动轨迹指数收敛到期望路径上.仿真结果证实了所提出的基于观测器的路径跟踪控制器的有效性.     

不确定变时滞系统的状态观测器与基于观测是器的鲁棒控制器设计

研究了具有变时滞的不确定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,利用线性矩阵不等式 (LMI)方法,获得了该不确定系统存在状态观测器和基于观测器的鲁捧控制器的充分条件, 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.     

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。     

Lurie广义系统基于观测器的控制器设计

研究了Lurie广义系统基于状态观测器的控制器设计问题.通过使用Lyapunov稳定性理论,线性矩阵不等式方法,分别给出了状态反馈控制器和观测器的设计方法,并建立了分离原理,进而得到了基于观测器的控制器设计方法.所得结论对广义系统理论本身的发展和实际应用都有非常重要的意义.最后给出了仿真实例.     

时滞系统的状态预测观测器及预测控制器设计

研究基于状态空间模型的时滞控制系统的状态预测观测器及最优预测控制器的设计问题。针对控制项含有时滞的系统，设计一种全维状态预测观测器，并将其用于时滞控制系统的最优状态预测反馈控制。通过该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外，从而使其优化控制规律完全可按无时滞系统进行设计。所给出的性能指标计算公式表明，该预测控制器关于二次型性能指标是次优的。     

一类线性不确定组合系统的鲁棒控制器和观测器设计*

本文研究了一类带有结构不确定性的线性组合系统的鲁控制器和观测器设计问题，文中给出一种设计分散控制器和分散观测器的方法，其中状态反馈增益 观测器增益阵由两个黎卡提议方程的解给出。     

滑模控制一类非线性分布式时滞系统

针对一类状态不可测的非线性不确定分布式时滞系统, 给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定的充分条件. 设计了一类滑模观测器, 同时采用线性矩阵不等式的处理方法给出了该观测器存在的充分条件. 再应用滑模控制的趋近率方法和基于观测器所得到的估计状态, 综合了一类滑模控制器. 该控制器同时保证了估计状态下的滑模面和估计误差状态下的滑模面的渐近可达性.     

Observers and output feedback stabilising controllers for nonlinear strict-feedback systems with sampled observation

The design of observers and output feedback stabilising controllers for continuous-time strict-feedback systems with sampled observation is considered. First two types of observers are designed. One is a discrete-time semiglobal and practical reduced-order observer for the exact model and the other is a continuous-time semiglobal and practical full-order observer for continuous-time strict feedback systems with sampled observation. Then by combining the designed continuous-time observers and continuous-time state feedback laws that are continuous, zero at the origin, and uniformly globally asymptotically stabilise continuous-time systems, output feedback semiglobally practically uniformly asymptotically stabilising controllers are constructed. Numerical examples are given to illustrate the proposed design of observers and output feedback controllers.     

基于状态观测器的一类非线性系统的模糊鲁棒控制

利用T－S模型对一类非线性不确定系统进行模糊建模,在此基础上研究模糊鲁棒观测器及模糊状态鲁棒控制器的设计,并证明所设计的模糊鲁棒观测器和模糊状态鲁棒控制器具有全局渐近稳定性质。     

非线性离散系统基于观测器的反馈控制

针对一类非线性离散系统,首先提出了一种新的容易实现的状态观测器设计了方案,并证明了观测器的收敛性,其次设计了系统基于观测器的输出反馈稳定化控制器,最后给出了数值算例,仿真结果表明,本文设计方法的有效性。     

基于广义扩张状态观测器的干扰不匹配离散系统状态反馈控制

针对一类干扰不匹配的线性离散时间系统, 研究基于广义扩张状态观测器的稳定化状态反馈控制器设计问题. 在经典的自抗扰控制器中, 扩张状态观测器主要针对干扰匹配的积分串联型系统. 然而, 在许多实际系统中往往存在干扰不匹配的情况, 例如存在采样抖动的离散时间控制系统. 针对这一问题, 基于一类存在不匹配干扰的离散时间系统, 提出广义扩张状态观测器和相应的稳定化状态反馈控制器设计方法. 最后通过永磁同步电机调速控制仿真实例验证了所设计的观测器和控制器的有效性.

     

不确定遥操作系统带干扰观测器的自适应控制

遥操作系统受到不同类型的不确定性因素影响, 这些不确定性会降低系统的透明性, 甚至会使得系统不稳定. 本文提出了一种带干扰观测器的自适应控制器(adaptive controller with disturbance observer, ACWDO) 用来处理遥操作系统中同时受到的外部干扰和内部动力学参数不确定性. 首先建立了受外部干扰的遥操作系统的非线性动力学模型; 然后分别对主机器人和从机器人设计非线性干扰观测器用来对外部干扰进行估计和补偿; 之后在干扰观测器基础之上分别对主机器人和从机器人设计自适应控制器用来处理内部不确定的动力学参数; 最后再将所设计的ACWDO融入到四通道遥操作系统结构中. 理论分析和仿真结果表明, 所设计的控制器可以取得良好的位置跟踪和力跟踪效果, 确保了遥操作系统的透明性.     

基于微分对策的最优状态观测器和最优状态反馈控制器的设计

研究了线性系统基于二次型指标的最优状态观测器和最优状态反馈控制器的设计问题．将观测状态的状态反馈和状态误差的输出反馈分别作为两个对局方,应用微分对策理论研究了系统的最优控制问题．给出了最优状态观测器和基于状态观测器的最优状态反馈控制的存在性条件．将系统的最优状态观测器和最优控制器的设计问题转化为一对Riccati方程的求解问题．研究表明最优状态观测器在一般情况下不存在．并进一步研究了基于状态观测器的次优控制问题,给出了基于LMI的优化算法．     

Decentralized Adaptive Control of Interconnected Non-Linear Systems Using High Gain Observer

This paper investigates a decentralized adaptive control strategy for a class of interconnected unknown non-linear systems. The idea of the strategy is based on the feedback linearizing control and perturbation estimation. A high gain observer is designed in association with each sub-system to estimate the states and a fictitious state which is defined to represent the system perturbation including the combined effect of system non-linearities, unknown system dynamics, disturbances and interactions between sub-systems. Subject to the availability of sub-system states, two local controllers — decentralized non-linear adaptive state-feedback controller (DNASFC) and decentralized non-linear adaptive output-feedback controller (DNAOFC) — are developed using a high gain perturbation observer (HGPO) or a high gain state and perturbation observer (HGSPO) respectively. The stability and error analysis of the high gain observers and the closed-loop control systems are addressed in detail. The two proposed controllers are evaluated on an interconnected non-linear system involving two inverted pendulums on carts without velocity measurements.     

Observer‐Based Reliable Control for Discrete‐Time Switched Linear Systems with Faulty Actuators

This paper deals with the issue of reliable control for discrete‐time switched linear systems with faulty actuators by utilizing a multiple Lyapunov functions method and estimate state‐dependent switching technique. A solvability condition for the reliable control problem is given in terms of matrix inequality with an extra matrix variable. This condition allows the reliable control problem for each individual subsystem to be unsolvable. For each subsystem of such a switched system, we design an observer and an observer‐based controller. A switching rule depending on the observer state is designed which, together with the controllers, can guarantee the stability of the closed‐loop switched system for all admissible actuator failures. The observers, controllers, and switching law are explicitly computed by solving linear matrix inequalities (LMIs). The proposed design method is illustrated by two numerical examples.     

Peaking free output‐feedback exact tracking of uncertain nonlinear systems via dwell‐time and norm observers

The control of uncertain nonlinear systems by high‐gain observer based output feedback is addressed. Two tracking sliding mode controllers are designed for a broad class of uncertain nonlinear systems with arbitrary relative degree and unmatched polynomial nonlinearities in the unmeasured states. The proposed strategies are based either on dwell‐time for control activation or on simple norm state observers to remove the peaking phenomenon related with high‐gain observers, depending on the nonlinearity growth conditions. In contrast with previous works, exact tracking is also achieved by means of a switching strategy based on locally exact differentiators. Global or semi‐global stability is proved by using Lyapunov theory and on small‐gain analysis. Simulations show that the proposed methodologies provide better and uniform transient behavior, larger regions of attraction, performance recovery with significantly smaller observer gains and good robustness properties with respect to exogenous disturbances and measurement noise. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

带有观测器的广义多智能体系统二分一致性

本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分条件.利用广义观测器的相对和绝对信息设计了两种新的二分一致性控制协议.数值仿真验证了理论结果的准确性和有效性.