检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2017年第4期34卷 441-448页

作者：张建成朱芳来同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对一类不满足观测器匹配条件的线性系统,讨论了未知输入观测器设计方法.首先,为了突破观测器匹配条件的限制,提出了一种与未知输入相对阶无关的辅助输出构造方法.然后,把未知输入看作系统状态的一部分,将原系统转化为一个不含未知输... 详细信息

针对一类不满足观测器匹配条件的线性系统,讨论了未知输入观测器设计方法.首先,为了突破观测器匹配条件的限制,提出了一种与未知输入相对阶无关的辅助输出构造方法.然后,把未知输入看作系统状态的一部分,将原系统转化为一个不含未知输入的增维线性描述系统.针对这样的系统转化,对一系列等价前提条件进行了详细的讨论.之后,针对该增维线性描述系统,构造Luenberger观测器来估计原系统的状态和未知输入.同时,借助于高阶滑模微分器,来估计辅助输出中的未知信号.最后,对一个单连杆柔性机械手模型进行了数值仿真,仿真结果表明了方法的有效性.

关键词：未知输入观测器观测器匹配条件辅助输出未知输入重构

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基于辅助输出构造的未知输入观测器设计

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北京航空航天大学学报 2013年第3期39卷 349-354页

作者：朱芳来王昆韩冬同济大学电子与信息工程学院上海201804

研究了观测器匹配条件不满足之前提下,状态和未知输入同时估计的未知输入观测器的设计方法.基于可测输出相对于未知输入的相关度的概念,给出了可以满足匹配条件的辅助输出的构造方法.考虑了一种高阶滑模观测器,根据原系统的可测输出不... 详细信息

研究了观测器匹配条件不满足之前提下,状态和未知输入同时估计的未知输入观测器的设计方法.基于可测输出相对于未知输入的相关度的概念,给出了可以满足匹配条件的辅助输出的构造方法.考虑了一种高阶滑模观测器,根据原系统的可测输出不仅能给出辅助输出、还能给出其微分在有限时间内的精确估计.基于辅助输出,提出一种能对状态渐近估计的降维观测器设计方法.基于状态和辅助输出之微分的估计,提出了一种未知输入的重构方法,该方法具有不必用到系统微分信息的优点.最后通过一仿真实验验证方法的可行性.

关键词：观测器匹配条件未知输入观测器高阶滑模观测器

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基于辅助输出的线性系统状态和未知输入同时估计方法

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自动化学报 2012年第6期38卷 932-943页

作者：韩冬朱芳来同济大学电子与信息工程学院上海200092

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... 详细信息

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.

关键词：观测器匹配条件高增益观测器降维观测器未知输入估计

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控压钻井系统井下不确定参数与未知状态估计

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控制理论与应用 2022年第8期39卷 1561-1568页

作者：徐宝昌吴楠孟卓然中国石油大学(北京)信息科学与工程学院北京102249

针对控压钻井过程中井下信息获取难度大的问题,本文设计了一种可以同时估计井下不确定参数与未知状态的自适应观测器.首先,针对未知状态中含有不确定参数的控压钻井系统,提出了一种可解耦不确定参数的观测器匹配条件.其次,根据此观测器... 详细信息

针对控压钻井过程中井下信息获取难度大的问题,本文设计了一种可以同时估计井下不确定参数与未知状态的自适应观测器.首先,针对未知状态中含有不确定参数的控压钻井系统,提出了一种可解耦不确定参数的观测器匹配条件.其次,根据此观测器匹配条件设计自适应观测器估计井下参数与状态,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了估计误差的渐近稳定性.最后,基于线性矩阵不等式方法求解观测器增益,提高观测器的鲁棒性.仿真分析表明:与已有针对控压钻井系统设计的自适应观测器相比,本文所设计的观测器对井下环空摩擦积分和井底流量的估计具有更好的收敛性以及鲁棒性.

关键词：控压钻井系统不确定参数自适应观测器观测器匹配条件线性矩阵不等式

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一类未知输入系统的降维观测器设计

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上海交通大学学报 2012年第11期46卷 1779-1784页

作者：韩冬朱芳来同济大学电子与信息工程学院上海200092

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... 详细信息

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.

关键词：观测器匹配条件高增益观测器降维观测器未知输入

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离散切换系统观测器存在性讨论及降维观测器设计

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自动化学报 2017年第12期43卷 2091-2099页

作者：朱芳来蔡明郭胜辉同济大学电子与信息工程学院上海201804 苏州科技大学电子与信息工程学院苏州215009

对具有未知输入的离散切换系统讨论了未知输入观测器(Unknown input observer,UIO)设计方法.首先,对一般离散系统的未知输入观测器匹配条件的Lyapunov-type表示,进行了等价性论证;然后,基于不具有未知输入的离散切换系统的稳定性理论,... 详细信息

对具有未知输入的离散切换系统讨论了未知输入观测器(Unknown input observer,UIO)设计方法.首先,对一般离散系统的未知输入观测器匹配条件的Lyapunov-type表示,进行了等价性论证;然后,基于不具有未知输入的离散切换系统的稳定性理论,对具有未知输入的离散切换系统提出了一种切换降维观测器设计方法.通过矩阵分块确定出的观测器增益矩阵,使得降维观测器能直接消去未知输入的影响;然后,在此基础上提出了一种未知输入代数重构方法;最后,通过仿真验证了方法的有效性和正确性.

关键词：离散系统未知输入估计观测器匹配条件切换系统

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基于代数方法的一类不确定系统的滑模观测器设计

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电子科技大学学报 2015年第6期44卷 876-880页

作者：汤承林练岚香刘俊淮安信息职业技术学院计算机与通信工程学院江苏淮安223003 清华大学自动化系北京海淀区100084

在不满足观测器匹配条件的情况下,针对伴有未知输入的一类线性时不变系统,研究了滑模观测器的设计。首先,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,通过使用代数方法,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... 详细信息

在不满足观测器匹配条件的情况下,针对伴有未知输入的一类线性时不变系统,研究了滑模观测器的设计。首先,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,通过使用代数方法,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,由原系统和不匹配未知输入系统构成的增广系统。针对该增广系统设计滑模观测器,可以渐近跟踪原系统的状态。针对一类伴有未知扰动的柔性关节机器人系统,使用该文方法设计滑模观测器,仿真结果表明该方法是有效的。

关键词：增广系统观测器匹配条件滑模观测器未知输入建模

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匹配条件不满足的六旋翼无人机故障重构方法

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中国科技论文 2018年第14期13卷 1626-1633页

作者：姜陶然李涛南京信息工程大学信息与控制学院南京210044

针对六旋翼无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)系统,首先根据动力学原理建立存在执行机构故障的无人机状态空间模型,并考虑无人机在实际飞行过程中受到外界干扰的影响。为了实现执行器故障重构(估计),把故障作为未知输入,通过矩阵变... 详细信息

针对六旋翼无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)系统,首先根据动力学原理建立存在执行机构故障的无人机状态空间模型,并考虑无人机在实际飞行过程中受到外界干扰的影响。为了实现执行器故障重构(估计),把故障作为未知输入,通过矩阵变换将其作为系统状态的一部分,将原系统转化为一个不显含故障的增维系统。针对增维系统,构造Luenberger观测器来重构系统状态和执行器故障。由于所建立的无人机状态空间模型不满足未知输入观测器匹配条件,不能对其直接设计未知输入观测器进行观测,因此提出一种辅助输出构造方法突破观测器匹配条件的限制。对于外界干扰的影响,采用的方法对其进行抑制。最后的数值仿真验证了方法的有效性。

关键词：六旋翼无人机故障重构未知输入观测器匹配条件辅助输出

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基于观测器的多智能体系统的分布式故障检测及故障估计

基于观测器的多智能体系统的分布式故障检测及故障估计

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作者：刘秀华东北大学

学位级别：博士

在现代工业体系中,面对日益复杂化的被控对象,传统的集中式控制策略逐渐难以满足对生产控制的综合要求。为了解决复杂的大型系统的控制问题,越来越多的学者开始关注多智能体系统。由于多智能体系统是通过多个智能体之间的相互协作来完... 详细信息

在现代工业体系中,面对日益复杂化的被控对象,传统的集中式控制策略逐渐难以满足对生产控制的综合要求。为了解决复杂的大型系统的控制问题,越来越多的学者开始关注多智能体系统。由于多智能体系统是通过多个智能体之间的相互协作来完成特定的复杂控制目标,所以它具有设计灵活性高,鲁棒性强等优点。考虑到在实际生产过程中多智能体系统规模较大,通讯网络结构复杂,所以随着时间的增长和内外部条件的变化,系统不可避免地会出现各种类型的故障。由于智能体之间的相互通讯,某个智能体上发生的故障可能会传递给与其相邻的智能体,甚至蔓延到整个网络系统中。某些关键节点发生故障,甚至可以造成整个系统瘫痪的严重后果。由于不同智能体之间存在信息交互行为,传统的集中式故障检测及故障估计方法,很难直接推广到分布式多智能体系统之中。所以研究多智能体系统的故障检测及故障估计问题,具有重要的理论价值和现实意义。有鉴于此,本文研究多智能体系统的分布式故障检测及故障估计问题。首先,在满足观测器匹配条件的情况下,针对线性和非线性多智能体系统,给出分布式故障检测观测器的设计方案。进一步在不满足观测器匹配条件的情况下,解决多智能体系统的分布式故障检测问题。然后,基于智能体的测量输出信息,研究多智能体系统的降阶故障检测观测器以及维数可调的故障检测观测器的设计方案。最后,针对一类非线性多智能体系统,给出一种分布式故障估计方法。具体地说,本文主要贡献包括以下几个方面:1)研究一类具有未知输入的连续时间线性多智能体系统的分布式故障检测问题。通过在一个智能体上建立未知输入观测器,可以检测其指定的邻居节点是否发生故障。先后给出全阶故障检测观测器和维数可调的故障检测观测器的设计方案。所设计的观测器可以用于多个智能体发生故障的情况,并且可以完全解耦未知输入对故障检测残差的影响。观测器的参数矩阵可以通过求解线性矩阵不等式和一组矩阵方程来计算。通过两个仿真例子说明方法的有效性。2)研究一类非线性高阶异构多智能体系统的故障检测问题。所考虑的多智能体系统中的非线性部分可以分解成已知的Lipschitz非线性函数和未知的非线性函数两部分。通过在某个智能体上设计未知输入观测器,可以检测其邻居智能体是否发生故障。根据观测器所在智能体的邻居数目的不同,提出两种故障检测方法。和已有的方法相比,所提出的方法具有更广泛的应用范围。在观测器的设计过程中,未知的非线性部分(包括干扰,不确定等)不会出现在残差动态中,从而确保故障检测残差对未知输入的鲁棒性。最后通过三个算例,验证所提出算法的有效性。3)研究一类具有干扰输入的高阶线性多智能体系统的故障检测问题。为了检测在某个智能体上可能发生的故障,通过将其他智能体上可能发生的故障以及系统中的干扰看成未知输入,进一步在待检测智能体的邻居节点上设计未知输入观测器。假设不能满足观测器匹配条件,即未知输入不能完全从故障检测残差中解耦。针对这种情况,将未知输入分解成为两部分,一部分可以从残差中解耦,另一部分不能从残差中解耦。进一步通过设计鲁棒故障检测观测器,移除可以解耦的未知输入对残差的影响,并通过H∞性能抑制不能解耦的未知输入对残差的影响,从而确保故障检测残差对未知输入的鲁棒性。最后,通过两个仿真算例,证明方法的有效性。4)针对线性多智能体系统,研究基于降阶观测器的分布式故障检测问题。通过在一个智能体上建立未知输入观测器,可以检测其邻居节点上可能存在的故障。在观测器的设计过程中,利用了观测器所在智能体及其邻居节点的测量输出信息。通过选择合适的坐标变换,可以将多智能体系统分解成为两个子系统,其中一个子系统的状态为观测器所在智能体及其邻居节点的测量输出。进一步设计观测器估计另一个子系统的状态。考虑未知输入完全解耦和不能完全解耦两种情况。和已有的结果相比,设计的观测器的总维数大大减小。最后,通过两个仿真算例阐明所提出方法的有效性。5)针对一类非线性多智能体系统,提出一种新的故障检测观测器的设计方法。通过在一个智能体上设计非线性未知输入观测器,可以检测其邻居节点上发生的故障。在观测器的设计过程中,并不需要相应节点的状态信息和输出信息的微分。和已有结果相比,所设计的观测器的维数可以在一定范围内自由调整,从而可以实现检测结果和检测成本的折中。通过求解线性矩阵不等式和矩阵方程,可以容易地计算观测器的参数矩阵。另外,在设计的过程中,由于存在可以自由选择的参数矩阵,这样可以获得一定的设计自由度。最后,仿真算例证明方法的有效性。6)针对一类连续时间非线性多智能体系统,提出一种基于分布式故障估计观测器的故障估计方法。在一个智能体上建立的观测器,可以同时估计该智能体及其邻居节点上的故障。在设计故障估计观测器时,只需要用到观测器所在智能体及其邻居节点的输出信息。另外,所设计的观测器可以估计相应智能体的状态。通过考虑区域极点

关键词：多智能体系统分布式故障检测故障估计故障检测观测器故障估计观测器观测器匹配条件降阶观测器

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基于地面控压数据的井下信息感知与预测方法

基于地面控压数据的井下信息感知与预测方法

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作者：吴楠中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

控压钻井过程中,井底压力和流量变化是判断井下工况的重要标志,在深部复杂地层钻井过程中,受限于仪器性能,井下可测信息极少且传输时间较长。所以能够准确估计井底压力和流量,并利用这些信息判断异常工况,对保证安全高效钻井具有重大意... 详细信息

控压钻井过程中,井底压力和流量变化是判断井下工况的重要标志,在深部复杂地层钻井过程中,受限于仪器性能,井下可测信息极少且传输时间较长。所以能够准确估计井底压力和流量,并利用这些信息判断异常工况,对保证安全高效钻井具有重大意义。针对上述问题,本文将研究内容分为以下几部分:首先,为克服控压钻井系统建模时的参数不确定性问题,建立了一种可适应井下不确定摩擦积分和泥浆密度的自适应观测器,并在钻井过程中估计井底压力和井底流量。同时,针对模型中存在建模误差以及传输过程存在不确定时滞的特点,提出了一种基于多输入单输出系统的不确定时滞和参数同时辨识算法,利用滞后的井底压力测量数据对建模参数进行辨识校正,从而提高自适应观测器估计精度。其次,区别于传统根据特殊坐标变换构造自适应观测器的方法,针对钻井系统这类未知状态中含有不确定参数的非线性系统,提出了一种可解耦系统中不确定参数的观测器匹配条件。基于此观测器匹配条件,用构造性方法设计了一种联合估计不确定参数和未知状态的自适应观测器,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了估计误差的渐近稳定性。此外,基于线性矩阵不等式方法求解观测器增益,提高了观测器的鲁棒性。最后,针对控压钻井过程中井下可能发生气侵的特殊工况,基于原有水力学模型建立了气液两相流模型。同时,将井下环空摩擦积分和井底气侵量视为未知参数,将井底流量视为未知状态,设计了一种可对未知参数以及未知状态进行联合估计的自适应观测器,并以此为基础估计井底压力。

关键词：控压钻井自适应观测器不确定时滞观测器匹配条件气侵

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