一类奇异系统观测器的参数化表示

基于Luenberger最小阶状态观测器的设计,给出了一类奇异系统(或称广义系统、描述变量系统、代数微分系统、不明确系统等)观测器的参数化表示及其状态空间实现。引入了一个附加的真稳定的有理矩阵,以保证观测器的参数化因子都是真稳定的。最后明确揭示了观测器参数化的结构机理。所得结果可用于奇异系统鲁棒观测器的设计及故障检测。     

时变仿射广义系统鲁棒H∞性能研究

针对不确定时变参数以及其导数属于凸有界(多面体型不确定)区域的时变仿射广义系统,提出了一种研究时变仿射广义系统鲁棒H∞性能的新方法.该方法利用依赖于仿射的带有不确定参数的Lyapunov函数代替固定Lyapunov函数,来降低设计的保守性,是研究时不变广义系统的鲁棒H∞性能方法的推广.利用此方法,并通过引入带有额外自由参数的线性矩阵不等式(LMIs),可获得时变仿射广义系统具有鲁棒H∞性能γ的充分条件,同时也给出了优化系统H∞性能的算法.最后给出一个数值例子来演示设计过程并说明此方法的有效性.     

不确定离散广义系统的鲁棒无源控制

将严格无源的概念引入到离散广义系统中 ,研究了具有未知定常不确定参数的离散广义系统在有界外部输入作用下的鲁棒无源控制问题 ;利用线性矩阵不等式 ,给出了不确定离散广义系统广义二次稳定且从外部输入到被调输出之间是严格无源的 ,并在此基础上给出存在状态反馈控制器 ,使得闭环系统广义二次稳定且从外部输入到被调输出之间是严格无源 ,同时给出相应的依赖于矩阵不等式的解的控制器构造 ;数值算例说明了结论的有效性。     

具参数不确定性广义系统的保成本控制

考虑一类具参数不确定性广义系统保成本控制器的设计问题。针对不确定连续广义系统，利用广义二次稳定的有关结果，首次提出广义二次保成本的概念，通过采用矩阵不等式方法．导出广义二次保成本的一个充要条件，并给出一个保成本控制器的设计方法。所举实例说明了本方法的有效性。     

广义双线性系统状态观测器的设计

针对输入受约束的广义双线性系统进行了研究,提出了采用极点配置的方法来设计广义双线性系统状态观测器,得到了广义双线性系统状态观测器存在的充分条件,保证了观测误差Lyapunov意义下渐近稳定。此外,给出了广义双线性系统状态观测器的设计方法的具体步骤,通过一个数值算例说明了设计方法的合理性和有效性。     

不确定T-S模糊广义系统基于观测器的无源控制

针对一类范数有界不确定性T-S模糊广义系统,研究了其在满足不确定性的基于观测器的无源控制器的设计问题.在状态不可测的情况下给出了使得闭环系统广义二次稳定且无源的基于观测器的控制器存在的充分条件和设计方法.通过求解若干线性矩阵不等式,获得系统的观测增益与控制增益.最后通过数值仿真例子,说明所提出的设计方法可行、有效.     

一类非线性广义系统状态观测器的设计

考虑了非线性广义系统的状态观测器的设计问题。利用微分中值定理将动态误差非线性广义系统转化成线性变参数广义系统。如果给定的线性矩阵不等式可解,则存在一个全维状态观测器,并可保证降维状态观测器也存在。利用李亚普诺夫函数分析了误差系统的稳定性,说明误差是指数收敛的。最后以仿真实例说明了所给出的方法是有效的,且优于现有结果。     

基于高增益滑模观测器的非线性系统执行器鲁棒故障检测

针对一类含有未知干扰的不确定仿射非线性系统,讨论了一种基于高增益滑模观测器的执行器鲁棒检测方法。首先采用全局微分同胚变换,将非线性系统变换为一完全能观规范型;然后基于变换后含有Lipschitz项的非线性系统,设计了高增益滑模观测器,给出了观测器增益计算方法,并运用Lyapunov稳定性理论证明了观测器状态偏差的收敛条件,设计了滑模控制项来抑制干扰,并求解证明了滑模运动的收敛条件,以使设计的观测器具有鲁棒性;最后,对某三阶非线性电机模型进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

基于串联型扩张状态观测器的参数辨识

文[1]利用扩张状态观测器辩识系统参数，对于低阶系数取得了较好的辨识效果。但用此方法进行高阶系统的参数辨识时，观测器参数不易调整并且很难在一次辨识中取得较高的辨识精度。为了克服上述方法的两上主要弱点，本文利用串联型扩张状态观测器的输出提供的信息及参数辨识的逐次求精法，逐步缩小系统的不确定范围，提高观测器的估计精度，从而也提高了利用观测器输出来进行参数辨识的精度。同时，此方法也大大降低了调整观测器参数的难度。     

函数观测器参数化的新结果

基于Luenberger最小阶状态观测器的设计 ,明确给出了线性时不变系统函数观测器参数化的一个新结果 ,并分析了其物理意义和状态空间解释。引入了附加稳定矩阵 ,以确保观测器的所有参数都是真稳定的。不使用现有的任何一种双互质分解 ,从而使推导过程更为简明。     

Exponential passive filtering for a class of nonlinear jump systems

The exponential passive filtering problem for a class of nonlinear Markov jump systems with uncertainties and time-delays is studied. The uncertain parameters are assumed unknown but norm bounded, and the nonlinearities satisfy the quadratic condition. Based on the passive filtering theory, the sufficient condition for the existence of the mode-dependent passive filter is given by analyzing the reconstructed observer system. By using the appropriate Lyapunov-Krasovskii function and applying linear matrix inequalities, the design scheme of the passive filter is derived and described as an optimization one. The presented exponential passive filter makes the error dynamic systems exponentially stochastically stable for all the admissible uncertainties, time-delays and nonlinearities, has the better abilities of state tracking and satisfies the given passive norm index. Simulation results demonstrate the validity of the proposed approach.     

最小相位不确定非线性系统的观测器设计

针对一类系统相对阶小于系统阶数的非线性系统,提出了一种基于输入输出线性化的观测器设计方法。首先考虑了模型已知时的非线性系统,通过微分同胚,将原系统变换为标准型,证明只要系统的零动态是局部指数稳定的,则基于估计误差的非线性动态方程是稳定的,即估计状态收敛到真实状态。然后分析了存在模型不确定性的系统的观测器设计问题,用RBF神经网络逼近不确定性,设计了神经网络加权系数的调整规律和Lyapunov函数,实现了含有不确定性时误差动态方程的渐近稳定性。仿真结果证明了算法的有效性。     

Observer design for matrix second order linear systems with uncertain disturbance input-a parametric approach

1. INTRODUCTION Matrix second-order linear (MSOL) systems capture the dynamic behavior of many natural phenomena and have wide applications in several fields, such as vibration and structural analysis, spacecraft control and robotics control thus, they have attracted consider- able attention[1~10]. In Ref. [3], the controllability and observability theory of MSOL systems was studied directly in the matrix second-order framework. One type of observers for MSOL systems was proposed in …     

基于观测器的非线性系统直接自适应模糊控制

针对状态不可测的一类不确定非线性系统,利用模糊系统的逼近能力,提出一种基于观测器的直接自适应模糊控制方案。该方案通过引入观测量的调制函数,使得模糊系统的输入集在有界闭区域上,从而取消了观测量有界的假设。利用Kalman Yacubovitch Popov定理及李亚普诺夫函数,证明了闭环控制系统所有信号是有界的,跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

Global robust optimal sliding mode control for uncertain affine nonlinear systems

The problem of robustifying linear quadratic regulators (LQRs) for a class of uncertain affine nonlinear systems is considered. First, the exact linearization technique is used to transform an uncertain nonlinear system into a linear one and an optimal LQR is designed for the corresponding nominal system. Then, based on the integral sliding mode, a design approach to robustifying the optimal regulator is studied. As a result, the system exhibits global robustness to uncertainties and the ideal sliding mode dynamics is the same as that of the optimal LQR for the nominal system. A global robust optimal sliding mode control (GROSMC) is realized. Finally, a numerical simulation is demonstrated to show the effectiveness and superiority of the proposed algorithm compared with the conventional optimal LQR.     

基于模糊干扰观测器的轨迹线性化控制研究

针对一类非线性不确定系统,基于轨迹线性化控制(TLC)方法及模糊干扰观测器(FDO)技术研究了一种新的非线性控制结构。利用模糊系统具有以任意精度逼近非线性函数的能力设计FDO对未知干扰和不确定进行估计,并通过鲁棒控制项来提高系统的性能。采用Lyapunov方法,证明了跟踪误差和干扰观测误差一致最终有界。最后利用提出的控制方案针对数值算例进行了仿真验证,仿真结果表明了控制方案的有效性和鲁棒性。     

一类参数不确定非线性系统的故障检测与重构

飞行器在全包络上表现出明显的气动参数不确定性,以某无人机纵向模型为研究对象,提出一种不确定参数在线估计的自适应观测器故障重构方法。首先,将系统状态方程描述为一类带时变参数的仿射非线性结构,在参数增广系统能观性分析基础上,采用增广容积卡尔曼滤波(augmented cubature Kalman filter, ACKF)算法实现气动参数在线估计,以克服鲁棒性死区故障检测方法的保守性,提高检测灵敏度。其次,将所估计参数用于自适应观测器设计,由于Lie导数分析方法保证了对象系统的能观性,故系统不必满足文献方法中的特定规范形式;在此基础上,给出了故障检测自适应阈值和故障参数调节律,并分析了估计误差的收敛性。仿真实验表明了所提方法的有效性。