连续广义系统的未知输入观测器研究

研究了在未知输入下连续广义系统的降阶观测器的设计方法,并讨论了观测器在故障检测中的应用。首先给出了连续估计器的存在条件,通过给原系统加微分反馈实现正则化,又通过解耦变换使得只有一个状态向量含有未知输入,利用其余两个不受未知输入影响的状态向量设计出观测器。然后,假设未知输入为故障信号的情况下,利用观测器的方法研究了连续广义系统的故障检测问题。仿真结果显示了满意的估计性能。     

线性时滞系统的H_∞反卷积设计

研究线性时滞系统H∞反卷积滤波器的设计问题。首先分析了反卷积滤波器的一般结构和新息结构,指出新息结构下,反卷积滤波器等效于输出观测器和一个线性映射,该线性映射反映了未知输入估计与输出估计误差的内在联系。基于有界实引理给出了线性连续时滞系统H∞反卷积滤波器的时域设计方法和滤波器存在的充分条件。滤波器的设计参数可通过求解一个Riccati方程来构造。设计的反卷积滤波器适用于不需要知道干扰统计信息的情况。最后,通过数值例子证明了设计的有效性。     

基于LMI的H_/H∞故障检测观测器设计

考虑未知输入信号的影响,研究了线性系统鲁棒故障检测观测器的设计问题。利用描述残差对故障灵敏度的H_指数和表示残差对未知输入鲁棒性的H∞范数,将鲁棒故障检测观测器的设计问题描述为基于H_/H∞的优化设计问题。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)理论,给出故障检测观测器的存在条件,提出一种新的迭代LMI算法求解最优观测器增益。仿真结果表明,利用这种方法设计的故障检测观测器对故障的灵敏度高,对未知输入的鲁棒性强。     

线性时滞系统的H∞反卷积设计

研究线性时滞系统H∞反卷积滤波器的设计问题。首先分析了反卷积滤波器的一般结构和新息结构，指出新息结构下，反卷积滤波器等效于输出观测器和一个线性映射，该线性映射反映了未知输入估计与输出估计误差的内在联系。基于有界实引理给出了线性连续时滞系统H∞反卷积滤波器的时域设计方法和滤波器存在的充分条件。滤波器的设计参数可通过求解一个Rieeati方程来构造。设计的反卷积滤波器适用于不需要知道干扰统计信息的情况。最后，通过数值例子证明了设计的有效性。     

线性时滞系统的反卷积设计

研究线性时滞系统反卷积滤波器的设计问题.首先分析了反卷积滤波器的一般结构和新息结构,指出新息结构下,反卷积滤波器等效于输出观测器和一个线性映射,该线性映射反映了未知输入估计与输出估计误差的内在联系.基于有界实引理给出了线性连续时滞系统反卷积滤波器的时域设计方法和滤波器存在的充分条件.滤波器的设计参数可通过求解一个Riccati方程来构造.设计的反卷积滤波器适用于不需要知道干扰统计信息的情况.最后,通过数值例子证明了设计的有效性.     

基于未知输入观测器方法的非线性切换系统故障检测

基于非线性未知输入观测器方法对一类离散时间非线性切换系统的故障检测问题进行了研究。给出了两种不同结构的非线性未知输入观测器。针对每一种观测器都考虑了两种切换信号:任意时间切换信号和满足平均驻留时间的切换信号。在任意切换信号下,使用了切换Lyapunov函数的方法来设计非线性未知输入观测器的参数;在满足平均驻留时间切换信号下,使用了多Lyapunov函数方法进行观测器参数的设计。然后利用已知的非线性未知输入观测器,得到残差生成器,进而实现故障检测。通过数值仿真例子,验证了故障检测方法的有效性。     

基于观测器的不确定时滞Markov跳变系统H∞控制

讨论了一类线性不确定时滞Markov跳变系统的控制问题,针对能量有界的输入噪声,设计了基于观测器的优化鲁棒H∞控制器。基于鲁棒控制理论,通过对重构的观测器系统的分析,提出了使得系统随机稳定且满足一定输入输出H∞增益的模态依赖的控制器存在条件。结合构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式变换,给出了H∞控制器的设计方法,并将其描述为一个优化问题。基于观测器设计的优化H∞控制器使系统具有随机稳定性,状态的跟踪性能好,抑制干扰能力强,满足所给的范数指标。仿真示例说明了设计方法的有效性。     

一种新的未知输入观测器设计方法

基于线性系统结构的分解原理,提出一种新的含未知输入的观测器设计方法,利用矩阵分解技术,将带有未知输入的动态系统分解为彼此相互联系的两个系统,它们分别仅由已知输入所作用。给出了设计算法,该算法简洁、适用,通过简单的代数运算即可实现含未知输入观测器的设计,仿真结果验证了所提方法的可行性。     

具有未知输入线性系统观测器的设计与分析

对于一类具有未知输入的线性系统，本文提出了一种新的状态及未知输入观测器的设计方法，并给出了其存在的条件，对于此类观测器的正确性，本文做了严格的理论论证。最后，通过一个线性系统实例，利用本文所提出的观测器的设计方法，对其状态及未知输入观测器进行了设计，仿真结果表明，该观测器直接采用系统的测量输出，实现了对系统状态及未知输入渐近的估计。     

Design of unknown input observer with H∞ performance for linear time-delay systems

A unknown input observer (UIO) design for a class of linear time-delay systems when the observer error can't completely decouple from unknown input is dealt with. A sufficient condition to its existence is presented based on Lyapunov stability method. Design problem of the proposed observer is formulated in term of linear matrix inequalities. Two design problems of the observer with internal delay and without internal delay are formulated. Based on H∞ control theory in time-delay systems, the proposed observer is designed in term of linear matrix inequalities (LMI). A design algorithm is proposed. The effective of the proposed approach is illustrated by a numerical example.     

Design of unknown input observer with H∞ performance for linear time-delay systems

A unknown input observer (UIO) design for a class of linear time-delay systems when the observer error can't completely decouple from unknown input is dealt with. A sufficient condition to its existence is presented based on Lyapunov stability method Design problem of the proposed observer is formulated in term of linear matrix inequalities. Two design problems of the observer with internal delay and without internal delay are formulated Based on H_∞ control theory in time-delay systems, the proposed observer is designed in term of linear matrix inequalities (LMI). A design algorithm is proposed The effective of the proposed approach is illustrated by a numerical example     

Unknown Input Observer Design of Switched Systems Based on Iterative Learning

For a class of discrete switched systems with unknown input, an unknown input observer design method is proposed under the premise of changes along time axis but no changes along iteration axis. This method applies the iterative learning control thought to the design of unknown input observer, constructs the unknown input observer by introducing virtual input signal, and uses the error signal generated from the actual system output and the observer output to correct repetitively the virtual input, which gradually approximates the actual unknown input as the iterations increase.Moreover, the convergence of the observer is strictly proved based on contraction mapping theory, as well as the convergence condition is given. The theoretical analysis indicates that designed unknown input observer can accurately estimate the state and unknown input of the system simultaneously.Simulation example further verifies the effectiveness of the proposed algorithm.     

时延网络控制系统的区域极点配置设计

针对存在时变有界时延的网络控制系统,在一定假设条件下,基于分离原理讨论了状态观测器和状态反馈控制器的设计方法。状态观测器通过在开环预测和闭环预测间切换以补偿时延的影响,同时考虑时延的时变性以及回路中长时延的存在,闭环预测也是在多个模型间切换,从而将状态观测器建模成具有多个子系统的离散切换系统。在此基础上,利用预测状态作为控制器的输入,设计了具有圆盘区域极点约束的状态反馈控制器。最后以线性矩阵不等式可行解的方式分别给出了控制器和观测器的构造方法,仿真结果说明了所提出方法的有效性。     

基于模糊观测器的离散混沌系统的自适应同步

针对不确定性离散混沌系统,进行了T-S模糊建模和模糊观测器设计,实现了混沌系统的同步。运用Mamdani型模糊逻辑系统对驱动系统的不确定项进行建模,进而得到不确定性参数的自适应估计。根据状态观测器的设计思想,进行了模糊观测器的设计,在此基础上,结合Lyapunov稳定性定理进行稳定性分析,得到了控制器的表达式,同时保证了同步误差系统的渐近稳定。仿真结果验证了方法的有效性。     

基于LMI的模糊控制器设计

对于许多实际的非线性系统,状态变量往往不能获取或难于测量。因此设计模糊状态观测器来估计状态变量是非常必要的。针对T-S模糊模型近似描述的非线性系统,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的具有区域极点配置功能的模糊控制器和模糊状态观测器的设计方法。首先利用并行分布补偿(PDC)设计思想和基于线性矩阵不等式(LMI)的极点配置理论,将闭环系统的全局渐进稳定性要求,性能指标及控制量约束条件统一到线性矩阵不等式框架内。然后求解线性矩阵不等式族获得控制器和观测器参数。最后将该设计方法应用于倒立摆的平衡控制中,通过仿真曲线可以看出该方法设计的控制器可使倒立摆稳定并满足指定的性能指标,因此该设计方法是有效的。     

一类严格反馈时滞系统的自适应输出反馈控制

针对一类单输入单输出的严格反馈时滞系统研究跟踪控制问题。该控制系统包含不确定项、输出约束、未知死区特性和未知时间延迟。首先,设计一个状态观测器来估计无法测量的系统状态;其次,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络去逼近未知的系统内部动态;同时,利用障碍李雅普诺夫(Lyapunov)函数确保输出约束及Lyapunov-Krasovskii方法消除时滞项对系统的影响;最后,基于Lyapunov稳定性理论,构造一个鲁棒自适应神经网络输出反馈控制器,并且克服了过参数问题。结果显示,设计的神经网络输出反馈控制器可以保证闭环系统中的所有信号都是半全局最终一致有界的,跟踪误差能收敛到零值小的领域内。文中通过两个例子进一步验证了提出方法的有效性。