二阶线性系统高阶PI观测器设计问题

考虑二阶线性系统的高阶比例积分(PI)观测器设计问题,提出了一种参数化方法。该方法给出了该类观测器的增益矩阵和左特征向量矩阵的参数化表达式。这些参数为控制系统设计提供了全部自由度,可通过优化等手段适当选择这些参数来满足某些性能要求,如干扰解耦、LTR和鲁棒性等。该观测器设计的参数化直接基于二阶线性系统的参数矩阵,不涉及二阶线性系统的变换或增广,表明了所提方法的简单有效性。     

降维状态观测器的两种设计方法及算例

降维状态观测器是非常重要的一类观测器,它使采用状态反馈构成闭环系统的物理实现成为可能。降维状态观测器的设计方法很多,笔者在一种常用设计方法的基础上,推导出对应的另一种设计方法,这将使降维观测器设计考虑的情况更全面,为使用方便,针对这两种方法给出了算例。     

基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计

研究了在干扰存在情况下基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计问题。基于一类Sylvester矩阵方程的参数化解,给出了干扰和残差信号解耦的充要条件,并建立了具有鲁棒故障检测功能的全维PI观测器设计的参数化方法。Lorenz混沌系统的数值算例及其计算结果表明：在干扰存在的情况下,基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计方法简单有效。     

广义线性系统的鲁棒跟踪观测器设计问题

基于广义Sylvester矩阵方程的参数化解,将鲁棒性能指标和跟踪观测器参数矩阵进行参数化表示,从而使鲁棒跟踪观测器的设计问题转变成求解最小化问题.提出了一种设计鲁棒跟踪观测器的简单有效的算法,并通过实例和仿真对该方法进行了验证.     

离散线性系统部分可观测性测试配置

不可观测系统的部分状态可观测性对于大系统故障检测具有十分重要的意义.研究了基于部分可观测性的不可观测离散线性系统测点优化配置问题,证明了采用有限次观测值构造一个矩阵,可以给出部分可观测性成立的充分必要条件,并进一步证明了部分可观测性的度量可以用一个矩阵的秩的特性来刻画.最后,给出了离散线性系统部分可观测性测试优化配置的度量指标.算例表明,提出的部分可观测性度量指标具有简单实用的特点.     

基于状态观测器的混沌系统鲁棒同步设计

研究了在有界干扰情况下一类非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题。基于Sylvester矩阵方程的参数化解,将非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题转化为带有约束条件的优化问题,通过解决该优化问题得到鲁棒同步状态观测器的增益矩阵,从而达到了干扰信号解耦目的。数值算例及其仿真结果表明:该非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器的设计方法是简单有效的。     

鲁棒稳定控制器的参数化设计方法

基于特征结构配置参数化方法,讨论了一类匹配的不确定线性系统的鲁棒控制问题,目的是设计鲁棒稳定控制器,使不确定闭环线性系统的特征值始终位于复平面的左半平面中某扇形区域内.给出了该鲁棒稳定控制器存在的充分条件及其参数化表示,可进一步利用其自由度满足某些设计要求.给出的数值例子,表明了鲁棒稳定控制器参数化设计方法的有效性.     

Lipschitz非线性系统状态观测器设计新方法

针对Lipschitz非线性系统状态观测器,提出了一种以极小化条件数为目标准则的新的设计方法。运用梯度下降法和Slyvester方程,计算极小化条件数,优化增益矩阵和最大允许Lipschitz常数,完成观测器设计。通过同其它文献的算例比较,结果发现按文中方法设计的观测器具有迭代次数少、优化结果好的特点。     

非线性系统的状态观测器设计

文中讨论了非线性状态观测器的一种新的构造方法,建立了非线性系统观测器的一种线性化设计过程,所得结果是线性系统观测器理论在非线性系统中的直接拓广。     

线性扩张状态观测器的改进及观测精度分析

为提高线性扩张状态观测器的观测精度,加快其收敛速度,从偏差控制的基本原理出发,提出了一种应用于自抗扰控制系统的改进型线性扩张状态观测器。该改进型线性扩张状态观测器将各状态变量与其观测值之间的偏差作为各状态变量的调节依据。给出了改进后的二阶和三阶线性扩张状态观测器的观测误差系统的稳定性证明,并进行观测精度分析。仿真结果表明,该改进型的二阶和三阶线性扩张状态观测器比传统的同阶次扩张状态观测器的收敛速度更快、观测精度更高。     

随机系统扇形极点和方差约束状态反馈控制

区域极点和稳态方差是表征控制系统性能的两个重要指标,通过把扇形区域极点指标和稳态方差指标融入到一个修正的Lyapunov方程,研究了扇形区域极点和稳态方差上界约束下的状态反馈控制问题.利用矩阵广义逆和矩阵分解的方法得到了扇形区域极点和稳态方差可配置条件以及控制器的求取方法,所得控制器表达式中含有自由参数,便于控制器的工程实现,也为选取控制器的自由参数来使控制系统满足更多的性能指标留下了余地.     

基于特征结构配置的车辆主动悬架控制器设计

基于特征结构配置参数化方法,提出了车辆主动悬架控制器设计方法,其目的是设计一组状态反馈控制器,使得闭环结构系统具有希望极点和特征向量。该方法提供的自由参数,可用来满足系统的鲁棒性能等指标。该方法直接基于车辆悬架系统的参数矩阵,故便于工程应用。对车辆悬架系统进行仿真分析,结果表明该设计方法简单有效。     

带有状态滞后的连续广义系统的鲁棒正实控制﹡

对带有状态滞后的连续广义系统的严格正实性进行了分析,得出了这类系统渐近稳定且严格正实的充分条件,该充分条件与滞后无关。进一步地,对这类系统带有不确定性和控制量的情况进行了研究。提出了一种基于线性状态反馈控制的鲁棒正实控制器设计方法,使得控制器设计可以通过求解线性矩阵不等式方便地加以解决,且保证了闭环系统的严格正实性。最后,通过实例分析说明所提出的鲁棒正实控制器设计方法是可行的、有效的。     

光电跟瞄平台稳定控制器设计

以考虑光电跟瞄平台三轴环架间的耦合所建立的数学模型为基础,对光电跟瞄平台的稳定回路分别设计了基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H∞控制器和多输入系统极点配置控制器;分别建立基于所设计两种控制器的跟瞄平台稳定控制系统,并对其控制效果进行对比研究,结果表明,二者皆能实现对光电跟瞄平台的稳定控制,都具有一定的鲁棒性能。其中H∞控制器的设计更简单,超调更小且达到稳定的时间短,更适合于光电跟瞄平台的稳定控制。     

多传感器系统纯方位定位与可观测性分析

对多静止测向站系统的可观测性、定位方法进行了分析和研究。通过运动等效,将多静止站系统转化成一个特殊的单运动测向站问题。采用拟线性方法,建立了纯方位多传感器系统目标定位问题的数学描述,并分析了系统的可观测性条件。提出了两种目标被动定位的融合递推算法,它们可以以标量的形态递推计算,具有实时性高、可计算性好的优点。