基于zonotope的离散时间Markov跳变系统的状态区间估计

为了有效地处理鲁棒估计产生的误差,为系统提供可靠的估计信息,针对一类具有未知输入的线性离散时间马尔科夫跳变系统(Markov jump systems, MJS),提出了一种新的状态区间估计方法。设计一个降维未知输入观测器,实现系统状态的观测,并以线性矩阵不等式的形式给出了观测器存在的充分条件,确保误差系统随机稳定,且具有较好的H∞干扰抑制性能。基于设计的降维未知输入观测器,提出了一种利用中心对称多胞体(zonotope)的方法来近似状态边界,从而获得系统状态的区间估计,使所获得的系统的状态值更加准确。通过一个数值仿真验证了所提方法的有效性。     

一种基于降维干扰解耦的鲁棒执行器故障检测与分离

针对一类伴有未知干扰的Lipschitz非线性系统,探讨了基于观测器的执行器故障检测与分离的方法.通过等价状态变换,将系统的未知干扰进行了解耦,并在此基础上提出了一种不受未知干扰影响、但对故障敏感的降维观测器设计方法.基于降维观测器输出估计误差设计出残差,使得降维观测器可以作为故障检测器用于执行器故障检测;然后,基于多观测器方法,即设计出与执行器数目相同的观测器,实现了对执行器故障分离的目的;最后,对一个大攻角状态下飞行器的简化模型进行了数字仿真,仿真结果表明所提出的方法是有效的.     

基于观测器的不匹配未知输入系统的滑模控制

对具有不匹配时变未知输入的线性系统,研究了基于观测器的滑模控制器设计方法.首先,设计了一种与控制输入无关、能直接抵消未知输入影响的降维观测器.通过该观测器估计系统状态,并提出了一种未知输入代数重构方法,进而利用高增益滑模观测器给出了未知输入一阶微分的渐近估计方法.最后,提出了一种基于系统状态估计、未知输入重构及未知输入一阶微分估计滑模控制器新的设计方法,并通过仿真分析,论证了该方法的可行性和正确性.     

一类未知输入系统的降维观测器设计

在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,探讨了一种降维观测器设计的问题.基于输出对未知输入相关度的概念,构造辅助输出,使得匹配条件得以满足.在假设辅助输出可测时提出了一种降维观测器的设计方法.实际上,辅助输出不完全可测,使用高增益观测器观测的辅助输出估计值代替辅助输出设计降维观测器.状态估计误差在特定的封闭球体内最终一致有界,通过改变观测器参数可以调节封闭球体的半径.对一个五阶系统设计降维观测器,仿真结果表明, 降维观测器和滑模观测器具有同样良好的观测效果.
     

含未知输入的非方离散广义系统的观测器设计与输入估计

研究了含未知输入的非方离散广义系统的输入解耦观测器设计问题．当系统脉冲能控时，把部分状态与未知输入一起作为新的未知输入，通过输入一状态对的非奇异变换，把非方离散广义系统的观测器设计问题等价地转化为离散正常状态空间系统的相应问题．给出了观测器存在的充分条件和简单的设计方法，并用观测器的状态，系统的控制输入和输出渐近地估计了系统的状态和未知输入．     

含未知输入的Lipschitz非线性广义系统的观测器设计

考虑了一类含有未知输入的Lipschitz非线性广义系统的鲁棒观测器设计问题.设计了一种非线性广义系统的未知输入观测器；当系统干扰无法消除时,设计出了一种鲁棒观测器.证明了它们的存在判据，并给出了具体的设计步骤.算例说明了方法的有效性.     

Lipschitz非线性系统自适应观测器设计

对具有未知参数的Lipschitz非线性系统自适应观测器设计问题进行了讨论。首先，在一定的条件假设下，讨论了可同时辨识出系统常量参数的全维自适应观测器。然后，在同样的条件下，基于一坐标变换的方法，提出了一种降维自适应观测器设计方法。由此得出结论：具有常未知参数的Lipschitz非线性系统在同样的条件假设下，既可进行全维自适应观测器设计，也可进行降维自适应观测器设计。     

未知输入观测器组的航空发动机分布式控制系统传感器解析重构控制

针对具有控制时延和未知干扰的航空发动机分布式控制系统,提出了一类基于未知输入观测器组的传感器解析重构控制方法。每一未知输入观测器与传感器一一对应,其输入为控制量和其他传感器信息,输出即为对应传感器发生故障时的重构信号。以航空发动机小偏离状态空间模型为研究对象,推导了用线性矩阵不等式表示的未知输入观测器存在的充分条件,当给定控制器增益时,可求解出任一未知输入观测器的参数矩阵,通过迭代即可设计出所有未知输入观测器。仿真表明:当传感器发生故障时,采用观测器的估计值代替故障传感器的信号作为状态反馈,在不同的干扰作用下,系统均具有较好的动态响应,观测器能对外部干扰完全解耦,且不受故障传感器影响,能对故障传感器实现有效重构。     

采用代数建模方法的自适应观测器设计

针对伴有未知输入的一类线性时不变系统,当观测器匹配条件不满足时,研究了自适应观测器的设计问题。通过将未知输入划分为匹配未知输入和不匹配未知输入两部分,并假设不匹配未知输入可以表述为一个动态系统,从而可得一个满足匹配条件的增广系统;对于该增广系统讨论了自适应观测器的存在条件,给出了自适应观测器的设计方法,这种自适应观测器不仅可以观测原系统的状态,还可以重构、匹配未知输入。将该设计方法应用于一类机器人系统,虽然系统未知输入初值和观测器重构的未知输入初值相差很大,但是观测器重构的未知输入值能够很快地跟踪上系统实际的未知输入值;虽然这是一种有界误差跟踪,但是误差可以控制在很小的范围内,并不影响实际应用。仿真结果表明,所提方法是有效的。     

含未知输入的线性离散系统的状态观测器

研究了含未知输入的线性离散系统的全阶状态观测器,给出了观测器存在的充要条件和设计方法设计一个干扰解耦观测器,用观测器的状态与系统输出估计线性离散系统的状态.     

线性离散系统间歇故障的鲁棒检测方法

针对一类存在未知扰动、过程噪声和测量噪声的离散线性随机动态系统,研究了其鲁棒间歇故障检测问题.设计了降维未知输入观测器的输出,通过引入滑动时间窗口构造了截断残差信号,使得该残差信号对未知扰动解耦而对间歇故障敏感;针对间歇故障的发生时刻和消失时刻,分别提出了2个假设检验,在给定误报率和漏报率的情况下,分别定量确定了间歇故障发生时刻和消失时刻的检测阈值以满足检测性能要求,并在概率框架下分析了间歇故障的可检测性.同时,在某卫星模型上对所提出的方法进行了仿真验证.结果表明,所提出的方法能够快速、准确地检测出间歇故障的发生时刻和消失时刻.     

一类基于干扰观测的非线性离散系统控制方法

针对一类非线性离散系统,该文研究了一种新的基于干扰观测器设计的控制方法。干扰信号表示为一个动态子系统,可以涵盖常值、谐波等信号。通过设计具有可调参数的Lyapunov函数,基于线性矩阵不等式(LMI)提出了降阶干扰观测器设计方法。通过集成传统控制器,外部干扰可以被抵消,从而使闭环系统具有理想的性能。     

利用三粒子部分纠缠GHZ态概率隐形传送三粒子GHZ态

提出利用一个三粒子部分纠缠GHZ态作为量子信道,实现三粒子GHZ态从发送者传送给两个接收者中任意一个的概率隐形传态方案.若发送者进行一次Bell测量和两次Hadamard门操作后,想得到所需传送的三粒子GHZ态的接收者端引进两个辅助粒子,进行两次控制-非操作,同时根据另一个接收者对手中粒子进行Hadamard门操作后的测量结果实施一个适当的幺正变换,可以一定的概率成功地隐形传送三粒子GHZ态.此方案可推广至隐形传送k粒子GHZ态,这时也只要用一个三粒子GHZ态作为量子信道,但想得到所需传送的k粒子GHZ态的接收者端需引进(k-1)个辅助粒子,进行(k-1)次控制-非操作.     

二能级三粒子一般态的概率传输

研究了用六粒子的非最大纠缠纯态传输二能级三粒子的一般态.传输方案没有利用Bell基测量,而是利用幺正变换和局域进行了测量.在经典通讯的帮助下,通过做适当的幺正变换和对辅助量子位的测量,这个三粒子一般态可以一定的成功概率从发送者处传输到接收者处.     

二能级二粒子一般态的概率传输

研究了用4个粒子的非最大纠缠纯态传输二能级二粒子的一般态。传输方案没有利用Bell基测量，而是利用么正变换和局域进行了测量。在经典通讯的帮助下，通过做适当的么正变换和对辅助量子位的测量，这个二粒子一般态可以一定的成功几率从发送者处传输到接收者处。     

非结构型不确定性机器人的鲁棒控制

本文研究具有非结构型不确定性机器人的鲁棒控制问题，提出了一种新的鲁棒控制方案。控制器由两部分组成：第一部分为基于标称模型设计的计算力矩控制器；第一部分为基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法设计的鲁棒补偿控制器，其作用是消除不确定性对跟踪性能的影响．本文证明了闭环系统的全局收敛性、仿真结果表明本方法对于存在外扰和模型不确定性的机器人系统是十分有效的。     

基于传感器最优配置的故障检测观测器设计

提出一种基于传感器最优配置的故障检测观测器设计方法．针对线性时不变动态系统，给出了故障检测观测器设计问题以及基于传感器最优配置的故障检测观测器设计问题的描述．通过最优地选择测量变量，使满足系统测量成本最低的情况下，达到对故障具有尽可能大的灵敏度，而同时对未知输入信号的影响具有尽可能强的鲁棒性目标．仿真算例说明了设计方法及算法的有效性．     

Optimal quantum measurement of finite-dimensional systems and coherent anti-Stokes Raman spectroscopy

Quantum measurement is a fundamental problem in quantum control theory and experiments.It can obtain unknown information of quantum systems,and can also change state of the systems inevitably.Both the outcome and back action could be used to control quantum systems.This paper presents recent research progress about optimal control of state transformation in finite-dimensional quantum systems by back action of non-selective quantum measurement,and optimal control of signal and background of CARS (coherent anti-Stokes Raman spectroscopy) by phase shaping technique.In measurement sequence control of finite-dimensional quantum systems,the necessary condition for critical points of the underlying state transformation objective is found to be a highly symmetric form as a chain of equalities,and analytical and numerical solutions in several cases are explored.In the CARS control,it is found that the maximal resonant signal and minimal background at a specific frequency can be achieved by shaping the probe pulse only while keeping pump and Stokes pulses in transform limited forms (TLFs).An arctan-type phase function is obtained for the probe pulse to simultaneously enhance the resonant signal and suppress the background.For broadband background elimination,we find that the optimal phase shaping scheme of probe pulse is quasi-time-delay while keeping the pump and Stokes pulses in TLFs.These conclusions could help design control strategies of quantum devices.