一类不确定随机非线性系统的采样扩张状态观测器设计与观测误差的收敛性分析

实际系统中普遍存在各种干扰和不确定性因素,并且对控制系统的性能造成负面影响,因此设计对干扰和不确定性具有优异估计性能的观测器显得尤为重要.针对一类具有采样输出的不确定随机非线性系统,设计相应的采样扩张状态观测器用于在线估计不可量测状态和影响系统性能的随机总干扰.所估计的随机总干扰包含系统内部未建模动态、统计特性未知的外部有界噪声干扰以及不确定性因素的非线性耦合作用.在每个采样区间内,设计一个输出预估器用于估计实际输出,相应的输出估计值用于采样扩张状态观测器的设计.证明了所设计的采样扩张状态观测器对不可量测状态和随机总干扰的观测误差的均方收敛性.最后,一个具体仿真实例用于证实理论结果.     

广义控制系统状态观测器的结构

在广义控制系统的设计中,经常会遇到状态反馈问题.如极点配置和二次性能指标的最优控制都是状态反馈.可是在实际系统中,直接量测的是输出,而状态通常不能直接量测.从而知道状态反馈是物理上不能实现的.已知在正常系统中,解决这一问题的方法是重构状态——即通过一个被称为状态观测器的动态系统来实现它.因此对广义系统亦可期望通过状态观测器来获得状态反馈中的状态.文献[1]曾为广义系统具体设计了     

一类线性切换系统基于带有时滞观测器的输出反馈镇定

许多切换系统的状态是不可测或不能完全可测的,从观测器设计的角度重新考虑了带有时滞的线性切换系统的输出反馈镇定问题.主要研究了观测器带有延时,且控制器也带有切换延时的情况,最终得到了系统可镇定的充分条件.     

增长依赖于不可测状态非线性系统量化输出反馈控制设计

研究了一类不确定非线性系统的量化输出反馈控制设计问题.不同于现有文献,所研究系统的非线性增长依赖于不可测状态.这使得现有文献中的观测器设计方法不再适用,且闭环系统性能分析更为复杂和困难.文章首先引入了一个新的高增益观测器,进而利用现有文献中的集值映射和迭代设计方法,构造了一个量化输出反馈控制器,最后利用循环小增益定理和动态量化策略,得到了保证闭环系统所有状态有界性且输出最终任意小的充分性条件.     

模糊输入时滞系统的输出反馈控制及稳定性分析

针对一类状态不可测的模糊输入时滞系统,应用平行分布补偿算法(PDC),设计了模糊观测器,提出了基于模糊观测器的输出反馈控制方法,给出了保证模糊时滞系统渐近稳定的新的充分条件.应用广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,证明了模糊输入时滞系统的渐近稳定性,同时给出了控制和观测增益矩阵的分离设计算法.仿真结果进一步验证了所提出的方法和条件的有效性.     

基于观测器的一类时滞不确定非线性离散系统的鲁棒模糊控制

讨论一类基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的具有时滞的不确定非线性离散系统的模糊鲁棒控制问题。在系统状态不可测的情况下。设计模糊观测器。利用LMI方法,得到模糊控制系统鲁棒稳定的充分条件。     

基于干扰观测器的异构多智能体自适应滑模容错一致性控制

针对线性一阶和二阶异构多智能体系统,考虑到任意智能体可能发生的执行器故障以及受到外部干扰,研究了系统容错一致性控制设计问题.首先设计变增益扰动观测器,快速估计外部干扰;其次,利用一致性误差变量构造自适应积分滑模面,结合干扰观测器的估计值设计自适应滑模容错控制器.当异构多智能体系统存在执行器故障和外部扰动时,自适应滑模控制器可以保证智能体系统的位置和速度状态趋于一致.最后,利用Matlab仿真验证了所提方法的可行性与有效性.     

基于扩张状态观测器的轮式移动机器人抗饱和自适应滑模轨迹跟踪控制

针对带有输入饱和约束的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪问题,文章提出一种抗饱和自适应滑模控制方法.考虑到系统参数摄动和外部扰动等不确定因素对系统控制性能的影响,首先设计非线性扩张状态观测器来估计系统不确定因素,并基于估计值设计抗饱和自适应滑模控制器,消除系统的参数摄动、外部扰动和输入饱和约束对系统控制性能的影响.仿真对比结果验证了文章所提控制方法的优越性和有效性.     

基于状态观测器的不确定时滞系统H_∞鲁棒容错控制

针对一类具有状态时滞的不确定线性系统,详细阐述了该系统基于状态观测器的H_∞鲁棒容错控制问题.当系统状态不可测时,构造状态观测器,并考虑状态观测器反馈回路传感器失效,引入观测误差,通过构造闭环增广系统的Lyapunov泛函,设计出了有容错性能的状态观测器和基于该观测器的状态反馈控制器,使得闭环增广系统渐近稳定,并满足H_∞性能指标.通过求解一个线性矩阵不等式就可同时得到观测器增益和控制器增益矩阵.最后给出仿真算例,验证了此方法的有效性.     

基于扩张状态观测器的机电伺服系统饱和补偿与自适应滑模控制

针对带有未知摩擦力矩与输入饱和约束的机电伺服系统,提出了一种基于扩张状态观测器的伺服系统自适应滑模控制策略.首先,根据微分中值定理将非光滑饱和函数转化为仿射形式.其次,设计非线性扩张状态观测器并采用极点配置法确定观测器参数,用于补偿未知摩擦、饱和等非线性项以及外部干扰的影响.然后,通过结合参数自适应律和滑模理论,设计自适应滑模控制器,保证系统输出快速稳定地跟踪期望信号且改善抖振问题.仿真对比结果验证了所提方法的优越性.     

多干扰切换系统的抗干扰容错控制（英文）

针对带有多干扰和执行器故障切换系统,文章提出了一种复合抗干扰容错控制器.干扰分为两大类:一类假定为范数有界干扰;另一类可看作带有参数摄动的外部系统描述的干扰.首先,设计了复合观测器同时估计由外部系统描述的外部干扰和执行器故障.其次,基于干扰观测器控制方法,故障调节以及L_2-L_∞控制,给出了具有干扰抑制和干扰衰减性能的复合抗干扰容错控制器.借助于平均驻留时间方法和Lyapunov函数方法,分析了闭环系统的稳定性.最后,通过数值例子证明了所提方法的有效性.     

一类前馈非线性系统的输出反馈半全局镇定

研究一类前馈非线性系统的输出反馈半全局镇定问题.值得指出的是,文章研究的系统不可测状态依赖增长包含线性和高阶两部分,融合并推广了许多现有文献中的增长条件.文章基于线性低增益观测器,利用输出反馈占优方法,构造了结构简单且易于实现的线性输出反馈控制器.通过适当地选取设计参数,可以保证闭环系统零解是局部指数稳定的,且从给定包含原点的紧子集出发的解最终趋向于零.仿真算例验证了文章结果的有效性.     

基于观测器的模糊时滞系统的指数稳定控制

研究一类模糊时滞系统的指数稳定和基于观测器的模糊控制问题.在系统状态未知的情况下,通过设计系统的模糊观测器利用矩阵不等式分析的方法给出了系统指数稳定条件和基于观测器的动态输出反馈控制器设计方案.仿真结果说明了所提方法的有效性.     

一类不确定多输入模糊双线性系统的输出反馈控制

针对一类具有范数有界参数不确定性的多输入模糊双线性系统,在系统的状态不完全可测的情况下,提出一种模糊镇定控制方法。设计模糊观测器估计系统的状态,基于模糊观测器,设计模糊控制器保证闭环系统的渐近稳定性。模糊控制器可以通过求解线性矩阵不等式(LMI)求得。仿真示例验证了设计方法的有效性。     

一类离散T-S模糊广义系统的控制器设计

利用离散广义Lyapunov方法和分段模糊Lyapunov函数并借助子系统的性质,解决了一类离散T-S广义模糊系统的模糊控制及模糊状态观测器设计问题,得出了离散T-S模型广义系统其极值子系统的基础上设计出的新的模糊控制器和模糊状态观测器.     

基于相空间重构的混沌投影同步观测器设计

基于相空间重构技术和极点配置方法,设计了一类混沌系统的投影同步状态观测器.利用系统的一个状态变量及其对时间的各阶导数就可使观测器和被观测系统以任意比例因子实现同步.以四阶超混沌系统为例进行数值仿真,仿真结果证明了设计方法的有效性.     

冷轧机压下伺服系统的输出反馈有限时间控制研究

针对冷轧机压下电液伺服系统存在非线性、参数不确定性和负载干扰等特点,提出了基于扩张状态观测器的输出反馈有限时间控制方法.利用扩张状态观测器对系统的状态变量进行观测,解决了电液伺服系统的速度和加速度难以实际测量的难题,并对未知函数及扰动具有鲁棒性.依据有限时间控制理论并结合反步构造法设计了有限时间控制器,并证明了系统的全局稳定性.仿真表明:扩张状态观测器能够快速准确的观测系统的状态;基于扩张状态观测器的有限时间控制方法能使系统快速、准确地跟踪指定位置目标,并具有很强的鲁棒性.     

一类非线性系统的输出反馈控制及全局渐近稳定性研究

考虑不可测状态是非线性的非严格三角形非线性系统的全局渐近稳定性问题.提出了一种新的反馈控制设计方法,构造一个线性动态输出补偿器,并全局稳定所控制的非线性系统.     

广义系统正则状态观测器的存在性和设计

水文借助于广义函数与矩阵广义逆理论,在前人工作的基础上证明了广义系统的(包括干扰解耦的)正则状态观测器的设计问题,等价于一个低于rank E阶的正则系统的相应问题,从理论上解决了广义系统正则状态观测器的设计问题。     

奇异系统的正常最小阶状态观测器

本文利用特殊的“快”反馈，在能观的奇异系统的对偶系统中消除脉门冲，获得能控的正常子系统，然后在此降阶的正常子系统的对偶基础上设计状态观测器，本文提出了一般状态能观奇异系统的最小阶正常状态观测器的一种设计途径。