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.     

状态估计与未知输入和可测噪声同时重构方法

针对一类不确定线性系统,讨论了状态估计及未知输入和可测噪声重构方法。首先,对仅具有未知输入的线性系统,讨论了观测器匹配条件不满足前提下的状态估计和未知输入重构问题;通过设计降维观测器和高阶滑模观测器,提出一种未知输入代数重构方法;然后,将以上结论上升到具有未知输入和可测噪声的线性系统,以此提出了状态估计及未知输入和可测噪声同时重构的方法;最后,通过对飞行器模型进行仿真,验证了所提出方法的有效性。     

一类不确定切换中立型系统的鲁棒滑模控制

针对一类不确定切换中立型系统, 设计相应的积分型滑模面. 基于平均驻留时间方法和线性矩阵不等式技术, 给出滑模动力学系统鲁棒指数渐近稳定的时滞相关性判据. 通过设计滑模控制器, 使闭环系统的状态满足到达条件. 数值仿真表明, 所提出的方法是有效可行的.

     

一类不受控离散事件驱动不确定线性切换系统优化控制

考虑一类不受控离散事件驱动不确定约束线性切换系统, 提出具有任意切换特性的约束优化控制策略. 引入有限时域性能函数, 定义约束最优控制问题. 为降低控制器的在线计算量, 通过参数化方法压缩最优控制问题决策变量的维数. 应用公共Lyapunov 函数和控制Lyapunov 函数理论建立的闭环切换系统, 具有对不确定扰动和不受控切换信号的渐近稳定性和逆最优性. 最后通过算例仿真验证了结果的有效性.

     

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.     

带有乘性过程噪声和模式观测时滞离散马氏跳线性系统的状态估计

研究受乘性过程噪声干扰的离散马氏跳线性系统状态估计问题. 系统可得到的观测包括两部分: 模式观测和输出观测, 其中模式观测受到固定时滞的影响. 利用贝叶斯定理及所得到的一些结果, 提出一种新颖的最小均方误差意义下次优状态估计算法. 该次优算法是回归的, 并且不随着时间增加而加重计算存储负荷. 通过计算机仿真来评估所提出次优算法的性能, 仿真结果验证了该算法的优越性.

     

基于H_/H∞未知输入观测器的线性切换系统故障检测

利用H_/H_∞未知输入观测器方法研究线性切换系统的故障检测问题.将未知输入干扰分解为可解耦和不可解耦两部分,从估计误差中消除可解耦部分,再使用加权H_/H_∞混合性能指标表示剩余未知输入和故障对残差的影响,将故障检测问题等价为加权H_/H_∞未知输入观测器设计问题.根据平均驻留时间技术和多Lyapunov函数方法设计了故障检测器参数,并利用松弛矩阵方法得到了进一步的结果.通过一个仿真例子对所提出方法进行了验证.     

基于高阶滑模观测器的状态和未知输入同时估计方法

对一类含有未知输入的仿射非线性系统,讨论了一种能同时估计系统状态和末知输入的未知输入观测器设计方法.首先利用李导数对仿射非线性系统进行线性化,将其转化为可控标准型.其次,针对变化后的等价系统,提出了一种高阶、高增益滑模观测器,由此不仅能得到系统状态的估计,同时还得到状态微分的估计.再次,基于状态及其微分的估计,对未知输入提出了一种重构方法.该方法能对强时变未知输入重构,而且重构中没有用到系统微分的信息.最后,通过对两个实际模型的仿真,表明了方法的可行性.     

含未知输入的广义系统的状态与输入估计

研究了含未知输入的广义系统的输入解耦观测器设计问题. 在系统脉冲能控的条件下通过系统输入-状态对的非奇异变换, 把此问题等价地转化为正常状态空间系统的相应问题. 用大家熟知的方法设计正常状态空间系统的观测器, 从而得到广义系统的输入解耦观测器. 然后用广义系统的观测器状态和系统输出的线性组合渐近估计系统的状态与未知输入.     

同时含有未知输入和测量干扰系统全维和降维观测器设计

针对同时含有未知输入和测量干扰的不确定系统研究了全维和降维观测器设计问题. 首先, 利用待定系数法给出了全维观测器的结构和存在条件. 该条件完全由原系统的系统矩阵给出, 易于检验. 对于降维观测器, 为了消除测量干扰的影响, 提出了一种新的测量输出构造方法, 使得新构造的测量输出不再包含干扰信号. 此外, 证明了全维和降维观测器存在条件的内在统一性, 即全维观测器所需要满足的观测器匹配条件和强可检测条件在研究降维观测器所要讨论的新的系统中都可以得到保持. 因而, 在全维观测器存在条件下, 也可以设计一个相应的降维观测器. 最后, 给出了一个数值例子验证所提方法的有效性.     

连续线性切换系统的镇定慢切换设计

针对含有两个不稳定子系统的线性切换系统,设计一种包含时间驱动和状态驱动两个环节的切换法则,使线性切换系统稳定.在该切换法则下,系统的类Lyapunov函数在两个环节都不需要严格单调递减,使得系统在每个子系统有更长的驻留时间,从而有效降低系统的切换频率.在适当的假设条件下,带时变扰动的线性切换系统在该切换信号下具有良好的鲁棒稳定性.基于此,当系统可观测时,进一步设计了基于观测器的混合切换法则,实现了系统的鲁棒稳定.     

一类不确定离散系统的生存性判别

研究一类非线性不确定系统的生存性问题. 基于支撑函数, 给出了此系统在凸紧集下可生存的充要条件. 当生存域为多面体时, 分别针对多面体和的形式和交的形式给出了系统生存的充分条件. 最后给出的算例表明了所提出方法的有效性, 同时表明所得结果实际上给出了某类切换系统的生存性条件.

     

变体飞行器平滑切换LPV 鲁棒控制

针对一类变体飞行器控制问题, 提出一种平滑切换线性变参数(LPV) 鲁棒控制器设计方法. 建立变体飞行器切换LPV 模型, 设计平滑切换控制器, 其中偶数子系统控制器由相邻两个子系统控制器线性插值得到. 给出保证切换LPV 系统指数稳定且具有一定鲁棒性能的充分条件, 由于考虑了调参变量的渐变特性, 所得切换律没有平均驻留时间的限制. 仿真结果表明, 所提出方法使得飞行器系统既具有良好的稳定性和鲁棒性, 又能实现平滑切换.

     

基于预估观测器的二自由度速度控制器设计

高速高精度伺服控制系统中, 预估观测器可以消除反馈信号的相位延迟和采样噪声. 但由于伺服控制系统通常采用比例-积分-微分(PID) 控制器进行反馈调节, 即使与预估观测器结合使用, 仍不能满足高速高精度系统环路性能的需要. 针对此问题, 引入一种基于预估器观测器的二自由度控制器算法, 并给出其在焊线机??-?? 平台直线电机速度控制器中的设计方法. 仿真和实验结果表明, 所提出的算法不仅可以保证系统控制的精度, 而且能够提高系统的速度和位置跟随特性.

     

基于模型依赖平均驻留时间的线性切换系统有限时间??∞ 控制

针对一类具有有界干扰的线性切换系统研究其有限时间鲁棒控制问题。基于模型依赖平均驻留时间,提出了系统有限时间有界且具有H∞性能指标的充分条件,与传统方法中系统具有单一平均驻留时间不同,各切换子系统具有各自的平均驻留时间,因而降低了设计的保守性。进一步,将切换系统的有限时间状态反馈控制器设计转化为具有线性矩阵不等式约束的优化问题。数值算例和仿真对比表明,所提出的方法增加了切换律设计的自由度。     

基于参数估计的一类非线性系统故障诊断算法

针对系统模型的不确定性、未知输入扰动和非线性特性, 提出一类非线性系统参数估计的故障诊断算法. 构造系统故障诊断观测器, 采用Lyapunov 稳定性定理验证观测器的稳定性, 通过Barbalat 引理证明满足故障诊断观测器为渐近稳定的表征故障参数的参数估计, 并总结了设计算法流程. 仿真结果表明, 所提出算法具有快速收敛性, 对一类非线性系统诊断效果较好.