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相似文献
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1.
基于辅助输出的线性系统状态和未知输入同时估计方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
韩冬  朱芳来 《自动化学报》2012,38(6):932-943
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.  相似文献   

2.

针对具有未知输入的不确定切换线性系统, 在平均驻留时间切换下, 讨论其状态和未知输入估计方法. 通过等价变换解耦切换系统的未知输入, 以构造降维切换系统. 进而, 设计切换观测器实现对原系统的状态估计, 并求解具有线性矩阵不等式限制的最优化问题, 得到观测器存在的充分条件. 在基于函数微分数值解方法求得系统输出微分的基础上, 提出一种切换系统未知输入的估计方法. 最后通过一个数值实例验证了所提出方法的有效性.

  相似文献   

3.
杨俊起  朱芳来 《控制与决策》2013,28(8):1145-1151
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。  相似文献   

4.
未知输入离散时滞奇异系统的观测器设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
马树萍  程兆林 《控制与决策》2006,21(2):163-0166
讨论含未知输入的多时滞离散非方奇异系统的观测器设计问题.在两个一般秩的条件下,利用一系列等价变挟,将其转化为一个多时滞正常线性离散系统的观测器设计问题;利用线性矩阵不等式方法,给出了存在一个与系统状态维数相同的观测器的充分条件,并用此观测器对系统的状态和未知输入进行估计.  相似文献   

5.
吴阳  张建成 《自动化学报》2022,48(8):2108-2118
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.  相似文献   

6.
针对一类同时具有未知输入和输出可测噪声的Lipschitz非线性系统,讨论了状态估计、未知输入与可测噪声重构的问题.首先,基于广义系统和线性矩阵不等式的方法设计滑模未知输入观测器,不仅对原系统状态进行渐近估计,而且实现了对系统输出可测噪声的重构;其次,考虑一种鲁棒滑模微分器,实现了广义系统输出向量微分的精确估计,并在此基础上,提出了一种未知信息重构方法,该方法具有避免直接使用系统输出微分信息的优点.最后,对火车牵引拖动系统模型仿真,结果表明该方法不但能够实现对系统状态的估计,而且可以有效重构未知信息.  相似文献   

7.
含未知输入的广义系统的状态与输入估计   总被引:7,自引:1,他引:7  
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.  相似文献   

8.
王昆  朱芳来 《信息与控制》2012,41(5):596-601
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.  相似文献   

9.
针对含有未知输入和可测噪声的离散Lipschitz非线性系统,研究了状态估计、未知输入以及可测噪声同时估计的问题.首先,对含有未知输入的系统,设计了比例积分观测器,达到同时估计系统状态和未知输入之目的.分析了残差系统的观测性和稳定性,利用H_∞实现该观测器对时变未知输入的有效估计;其次,将观测器增益矩阵的求解转化为求解线性矩阵不等式的形式;进一步地,基于系统状态扩展方法,将所提方法推广至同时含有未知输入和可测噪声的系统;最后,通过两个仿真算例说明了所提方法的正确性和有效性.  相似文献   

10.
现有研究成果大多仅考虑随机噪声或未知输入干扰单一存在的情况,实际工程中两者往往同时存在.在此背景下,本文针对一类含有未知输入干扰和随机噪声的非线性多智能体系统,提出了一种一致性控制协议方法.首先,针对单个智能体系统设计未知输入观测器以消除干扰项对状态估计的影响.参考Kalman滤波器算法来求解状态反馈矩阵,使得输出残差信号的协方差最小,从而增强系统对随机噪声的鲁棒性.然后,基于观测器的状态估计信息,设计了鲁棒一致性控制协议,并将其转化为线性矩阵不等式求解问题.最后,通过一个数值仿真证明了所提方法的正确性和有效性.  相似文献   

11.
研究了含未知输入的非方广义系统的有限时间输入解耦观测器设计问题,在一定条件下基于非方广义系统的结构特征,引入一个输入-状态对的非奇异转换,把含未知输入的非方广义系统等价地转化为输入已知的正常状态空间系统.用传统的设计正常状态空间系统观测器的方法去构造含未知输入的非方广义系统的未知输入观测器,并给出了观测器存在的充分条件,由此得出了有限时间观测器的设计步骤.  相似文献   

12.
Algebraic unknown input observers (UIOs) that have been previously reported in the literature can be constructed under the assumption that linear systems with unknown inputs satisfy the so-called observer matching condition. This condition restricts practical applications of UIOs for fault detection and isolation (FDI). We present an algebraic design for fault detection observers (FDOs) for the case in which the observer matching condition is not satisfied. To loosen the restriction imposed by the observer matching condition, the UIO design method combined with the unknown input modeling technique is proposed to design an FDO that decouples the effect of mismatched unknown inputs. To do this, first, unknown inputs that denote the faults of no interest and process disturbances are decomposed into algebraically rejectable unknown inputs and modeled unknown inputs such that the observer matching condition is satisfied. Under the assumption that mismatched unknown inputs are deterministic and can be expressed as the responses of fictitious autonomous dynamical systems, an augmented system is obtained by combining the original system model with the unknown input model. Finally, through the design technique of a UIO for the augmented system, a reduced-order FDO is constructed to estimate an augmented state vector that consists of both the original state variables and the augmentative state variables. The estimated state is then used to generate the residual, which should be designed to be insensitive to unknown inputs while being sensitive to the faults of interest. Two numerical examples are provided to show the usefulness and the feasibility of the presented approach.  相似文献   

13.
当干扰存在时,有效地估计故障且放松故障的限制条件需要进一步的研究,为此针对含未知干扰的非线性连续系统的鲁棒故障估计问题提出一种广义未知输入观测器方法。首先,将执行器故障向量和传感器故障向量与原系统状态向量组成广义系统,放松对故障类型的限制,对此广义系统设计未知输入观测器解耦干扰,保证鲁棒性的同时估计出状态变量、执行器故障及其一阶微分和传感器故障。然后通过解线性矩阵不等式(LMI)给出估计误差渐近收敛的条件。最后,在MATLAB 的simulink平台上用三叶片水平轴风力模型仿真验证本文观测器的故障估计有效性鲁棒性。  相似文献   

14.
In this article, a full-order observer without unknown inputs reconstruction is suggested in order to achieve finite-time reconstruction of the state vector for a class of linear systems with unknown inputs. The observer is a simple one, its derivation being direct and easy. It will be shown that the problem of full-order observers for linear systems with unknown inputs can be reduced in this case to a standard one (the unknown input vector will not interfere in the observer equations). The effectiveness of the suggested design algorithm is illustrated by a numerical example (aircraft longitudinal motion), and, for the same aircraft dynamics, we make a comparison between our new observer and other already existing observers from the existence conditions and dynamic characteristics’ point of view; the superiority of the new designed observer is demonstrated.  相似文献   

15.
This paper addresses the problem of interval observer design for unknown input estimation in linear time-invariant systems. Although the problem of unknown input estimation has been widely studied in the literature, the design of joint state and unknown input observers has not been considered within a set-membership context. While conventional interval observers could be used to propagate with some additional conservatism, unknown inputs by considering them as disturbances, the proposed approach allows their estimation. Under the assumption that the measurement noise and the disturbances are bounded, lower and upper bounds for the unmeasured state and unknown inputs are computed. Numerical simulations are presented to show the efficiency of the proposed approach.  相似文献   

16.
17.
A global observer is designed for strongly detectable systems with unbounded unknown inputs. The design of the observer is based on three steps. First, the system is extended taking the unknown inputs (and possibly some of their derivatives) as a new state; then, using a global high-order sliding mode differentiator, a new output of the system is generated in order to fulfil, what we will call, the Hautus condition, which finally allows decomposing the system, in new coordinates, into two subsystems; the first one being unaffected directly by the unknown inputs, and the state vector of the second subsystem is obtained directly from the original system output. Such decomposition permits designing of a Luenberger observer for the first subsystem, which satisfies the Hautus condition, i.e. all the outputs have relative degree one w.r.t. the unknown inputs. This procedure enables one to estimate the state and the unknown inputs using the least number of differentiations possible. Simulations are given in order to show the effectiveness of the proposed observer.  相似文献   

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