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结构状态-参数-激励同步实时识别的改进UKF方法
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作者 黄可 刘春芳 +2 位作者 黄杜康 戴理朝 王磊 《振动与冲击》 北大核心 2025年第6期191-201,253,共12页
在激励未知情况下,针对现有基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的结构识别方法存在未知量多、计算效率低,难以实现结构状态、结构参数和激励的实时更新等问题,提出了结构状态-参数-激励同步实时识别的改进UKF方法。该方... 在激励未知情况下,针对现有基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的结构识别方法存在未知量多、计算效率低,难以实现结构状态、结构参数和激励的实时更新等问题,提出了结构状态-参数-激励同步实时识别的改进UKF方法。该方法通过将未知激励和未知参数模拟为随机游走模型,建立了结构状态、结构参数和外激励相统一的状态向量,有效减少识别过程中未知量的个数,并解决了未知激励不能同步更新的问题。利用刚度退化表征结构损伤,考虑识别过程中观测噪声的影响,基于地震作用下两个非线性迟滞模型算例验证了方法的有效性。结果表明:在仅观测非线性结构部分加速度响应的情况下,建议方法不仅能同步实时识别非线性结构的状态、参数以及外激励,还能在刚度退化之后实时追踪结构的刚度损伤。 展开更多
关键词 损伤识别 未知激励识别 无迹卡尔曼滤波 非线性结构 结构健康监测
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带有未知死区微机械陀螺仪自适应神经网络量化容错控制
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作者 高丽文 祝贵兵 李彦朝 《上海海事大学学报》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
针对微机械陀螺仪控制受执行器未知死区、执行器故障、不确定动态、未知时变扰动等实际因素的影响,提出一种自适应神经网络量化容错控制方案。采用量化器减少信号量化过程中的抖动,同时减少执行器更新控制指令的频率。使用单参数自适应... 针对微机械陀螺仪控制受执行器未知死区、执行器故障、不确定动态、未知时变扰动等实际因素的影响,提出一种自适应神经网络量化容错控制方案。采用量化器减少信号量化过程中的抖动,同时减少执行器更新控制指令的频率。使用单参数自适应技术抑制系统中不确定动态和未知时变扰动的集总扰动,使用有界估计和参数自适应等技术补偿未知死区、执行器故障和输入量化的影响,从而减少系统的计算负载。在反步法框架下,引入平滑函数,设计一种自适应神经网络容错控制律,以处理执行器未知死区非光滑非线性行为。理论分析证明,微机械陀螺仪轨迹跟踪闭环控制系统中的所有信号均有界,并且数值仿真证明了所提出的控制方案有效。 展开更多
关键词 微机械陀螺仪 容错控制 输入量化 神经网络控制 未知死区
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基于未知输入观测器的电液执行器容错控制研究
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作者 王建军 郝素兰 +1 位作者 李文雷 刘文龙 《重庆科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第4期113-117,共5页
电液执行器(EHA)中的传感器或执行器故障,会导致系统不稳定,存在安全隐患。为了解决这些问题,提出并研发了一种用于EHA的容错控制补偿技术。建立其数学模型,利用PID控制器进行位置跟踪控制,通过重构的未知输入观测器实现对干扰和传感器... 电液执行器(EHA)中的传感器或执行器故障,会导致系统不稳定,存在安全隐患。为了解决这些问题,提出并研发了一种用于EHA的容错控制补偿技术。建立其数学模型,利用PID控制器进行位置跟踪控制,通过重构的未知输入观测器实现对干扰和传感器故障的诊断和误差补偿;利用容错控制补偿技术,可以提高EHA运行的可靠性和稳定性,确保控制器的稳定性及其跟踪性能。通过数值模拟和实验,证明了所研发的容错控制补偿技术的有效性。 展开更多
关键词 电液执行器 容错控制 未知输入观测器 误差补偿
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复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制
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作者 寇发荣 杨旭东 李盛霖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期83-93,共11页
针对车辆空气悬架系统在复杂工况下车身高度与悬架阻尼难以协调的问题,提出一种复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制策略。考虑悬架系统非线性及外界干扰的影响,建立复合式空气悬架非线性动力学模型;设计多模式切换控制器以确定不同... 针对车辆空气悬架系统在复杂工况下车身高度与悬架阻尼难以协调的问题,提出一种复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制策略。考虑悬架系统非线性及外界干扰的影响,建立复合式空气悬架非线性动力学模型;设计多模式切换控制器以确定不同车身高度下的最优阻尼控制模式;采用未知输入观测器估计悬架系统状态量,并设计一种基于径向基神经网络的非奇异快速终端滑模控制器,控制直线电机输出对应模式下的电磁推力;最后,对多模式切换终端滑模控制策略下的悬架动态性能进行仿真与台架试验。仿真结果表明:该控制策略可有效协调车身高度与悬架阻尼,提高车辆在复杂工况下的平顺性和操稳性。试验结果表明:相比于被动悬架,系统的簧载质量加速度在时域和频域内分别降低了32.5%和33.7%,验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 复合式空气悬架 多模式切换 未知输入观测器 径向基神经网络 非奇异快速终端滑模控制
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基于迭代学习观测器的卫星姿态控制系统的鲁棒容错控制 被引量:13
5
作者 管宇 张迎春 +1 位作者 沈毅 贾庆贤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1080-1086,共7页
针对卫星在轨运行时存在执行机构故障和空间干扰问题,提出了一种将迭代学习与未知输入观测器(IL-UIO)相结合的鲁棒容错控制方法。该方法在继承了未知输入观测器干扰解耦优点的同时,运用迭代学习技术,利用前一时刻姿态角速度偏差和IL-UI... 针对卫星在轨运行时存在执行机构故障和空间干扰问题,提出了一种将迭代学习与未知输入观测器(IL-UIO)相结合的鲁棒容错控制方法。该方法在继承了未知输入观测器干扰解耦优点的同时,运用迭代学习技术,利用前一时刻姿态角速度偏差和IL-UIO输入来更新当前故障信息,实现了执行机构的在线故障重构。进一步基于Lyapunov方法从理论上证明了设计的IL-UIO鲁棒稳定性和姿态角速度偏差一致有界性。最后,建立卫星闭环姿态控制系统对方法进行验证,仿真结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 迭代学习 未知输入观测器 故障重构 鲁棒容错控制 卫星姿控系统
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未知输入条件下的结构物理参数识别研究 被引量:37
6
作者 李杰 陈隽 《计算力学学报》 CAS CSCD 1999年第1期32-40,共9页
研究在输入信息未知条件下识别结构物理参数的问题。根据建筑结构风荷载的作用特点,提出了一类时域识别算法,用于高层建筑结构的结构物理参数识别。文中对算法给出了理论证明。数值分析算例表明:不考虑量测噪声时,文中方法可给出结... 研究在输入信息未知条件下识别结构物理参数的问题。根据建筑结构风荷载的作用特点,提出了一类时域识别算法,用于高层建筑结构的结构物理参数识别。文中对算法给出了理论证明。数值分析算例表明:不考虑量测噪声时,文中方法可给出结构参数的精确识别结果; 展开更多
关键词 系统识别 结构参数 未知输入 物理参数识别
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部分输入未知时求解动力复合反演问题的补偿算法 被引量:22
7
作者 李杰 陈隽 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期310-314,共5页
将作者提出的全量补偿算法[8] 推广为一类适用于一般多自由度系统的时域补偿识别算法。该方法是基于最小二乘原则的一类迭代计算方法 ,对于结构上的部分作用力已知的情况 ,可用来同时识别结构的参数并反演输入。文中应用不同类型的结构... 将作者提出的全量补偿算法[8] 推广为一类适用于一般多自由度系统的时域补偿识别算法。该方法是基于最小二乘原则的一类迭代计算方法 ,对于结构上的部分作用力已知的情况 ,可用来同时识别结构的参数并反演输入。文中应用不同类型的结构分析实例说明了此方法适用于实际工程动力检测的可能性。 展开更多
关键词 系统识别 结构参数 未知输入 补偿算法 动力复合反演 桥梁结构
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基于UIO/双KF的4WID-EV驱动轮纵向力估计 被引量:8
8
作者 徐兴 陈特 +1 位作者 陈龙 蒋侃 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1095-1100,共6页
四轮独立驱动电动汽车(4WID-EV)能独立实现4个轮胎纵向力的控制与分配,实时保证电动汽车的最佳运行状态。基于单个驱动轮的动力学和轮毂电机特性建立了驱动轮模型,采用电流、电压、转速等常用参数设计轮胎纵向力估计模型。考虑系统结构... 四轮独立驱动电动汽车(4WID-EV)能独立实现4个轮胎纵向力的控制与分配,实时保证电动汽车的最佳运行状态。基于单个驱动轮的动力学和轮毂电机特性建立了驱动轮模型,采用电流、电压、转速等常用参数设计轮胎纵向力估计模型。考虑系统结构参数的不确定性和传感器噪声干扰,将驱动轮纵向力估计与干扰分离,基于卡尔曼滤波算法,设计了驱动轮纵向力-未知输入观测器。仿真和台架道路模拟试验结果表明,设计的观测系统能实时估计驱动轮纵向力,且具有较高的估计精度和抗干扰性,能满足四轮独立驱动电动汽车动力学控制要求。 展开更多
关键词 四轮独立驱动电动汽车 轮胎纵向力估计 未知输入观测器 卡尔曼滤波器
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Lipschitz非线性系统未知输入观测器设计 被引量:5
9
作者 杨俊起 张良 +1 位作者 朱芳来 张登辉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期87-92,共6页
针对观测器匹配条件不满足情况下的Lipschitz非线性系统状态估计和未知输入重构问题,提出了一种未知输入观测器设计方法。首先,通过构造辅助输出向量,突破了观测器匹配条件的限制,并设计高阶、高增益滑模微分器实现对辅助输出向量及其... 针对观测器匹配条件不满足情况下的Lipschitz非线性系统状态估计和未知输入重构问题,提出了一种未知输入观测器设计方法。首先,通过构造辅助输出向量,突破了观测器匹配条件的限制,并设计高阶、高增益滑模微分器实现对辅助输出向量及其微分的精确估计;之后,在辅助输出及其微分精确估计的基础上,设计具有滑模控制律和自适应调节律的自适应鲁棒滑模观测器,并提出了一种未知输入重构方法。该观测器设计方法不需知道Lipschitz常数,其大小可通过自适应调节律调节,且信息重构具有避免直接使用系统输出微分的优点。仿真结果表明,所设计的未知输入观测器不仅在观测器匹配条件不满足情况下可以实现对状态的渐进估计以及对未知输入重构之目的,而且自适应调节律能够在约5s时间内实现对Lipschitz常数的自适应调节。 展开更多
关键词 未知输入观测器 未知输入重构 滑模观测器
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考虑未知输入的主动悬架路面高程与等级识别研究 被引量:5
10
作者 丁仁凯 蒋俞 +3 位作者 汪若尘 刘伟 孟祥鹏 孙泽宇 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期278-286,共9页
通过主动悬架的精确控制提高车辆乘坐舒适性与行驶安全性的基本前提是进行路面高程与等级识别。本文中设计了考虑未知输入的卡尔曼观测器,以获取路面高程信息;根据路面高程建立AR模型,得到路面功率谱密度,并求取兴趣频段内路面功率谱密... 通过主动悬架的精确控制提高车辆乘坐舒适性与行驶安全性的基本前提是进行路面高程与等级识别。本文中设计了考虑未知输入的卡尔曼观测器,以获取路面高程信息;根据路面高程建立AR模型,得到路面功率谱密度,并求取兴趣频段内路面功率谱密度均方根值,实现了路面的等级分类。仿真分析了不同工况下路面高程估计方法和路面等级分类方法的准确性,并搭建了试验台架,验证了所提出路面高程估计方法和路面等级分类方法的有效性,为主动悬架的智能控制提供了必要条件。 展开更多
关键词 主动悬架 未知输入 卡尔曼观测器 路面高程估计 路面等级分类
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卫星姿态控制系统执行器故障检测与分离 被引量:6
11
作者 王振华 张淼 沈毅 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期72-76,共5页
针对卫星姿态控制系统,提出一种基于未知输入观测器的执行器故障检测与分离方法.通过将指定的故障视为未知输入,设计未知输入观测器使得残差向量对指定的故障不敏感,同时保持对其他故障的敏感性,从而实现执行器故障的检测与分离.本文将... 针对卫星姿态控制系统,提出一种基于未知输入观测器的执行器故障检测与分离方法.通过将指定的故障视为未知输入,设计未知输入观测器使得残差向量对指定的故障不敏感,同时保持对其他故障的敏感性,从而实现执行器故障的检测与分离.本文将未知输入观测器设计问题转化为一组线性矩阵不等式(LMI),可以通过LMI工具箱方便地求解.最后,将所提出的方法用于卫星姿态控制系统,仿真结果表明了该方法能快速准确地诊断执行器故障. 展开更多
关键词 姿态控制系统 故障检测与分离 线性矩阵不等式 未知输入观测器 卫星
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基于最优未知输入观测器的BIT降虚警技术 被引量:4
12
作者 姜云春 邱静 +1 位作者 刘冠军 钱彦岭 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期97-100,共4页
针对基于模型的机电控制系统BIT中的虚警问题,分析了系统中的信息不确定性和产生虚警的机理,基于最优未知输入观测器方法设计了BIT故障检测诊断系统,该系统对信息不确定性具有较强的鲁棒性,能够充分地抑制虚警。在某机电跟踪与稳定伺服... 针对基于模型的机电控制系统BIT中的虚警问题,分析了系统中的信息不确定性和产生虚警的机理,基于最优未知输入观测器方法设计了BIT故障检测诊断系统,该系统对信息不确定性具有较强的鲁棒性,能够充分地抑制虚警。在某机电跟踪与稳定伺服平台BIT系统上进行了试验研究,结果表明机理分析正确,所提方法有效。 展开更多
关键词 BIT 虚警 最优未知输入观测器 故障检测
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基于UIO的四旋翼飞行器故障检测与隔离(英文) 被引量:6
13
作者 白慧 王红雨 邵世煌 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期125-130,共6页
故障检测与隔离(FDI)对于增强四旋翼飞行器的安全性和鲁棒性具有重要作用。提出了一种四旋翼飞行器执行器故障的FDI方法。首先建立了四旋翼飞行器的简化线性模型。然后研究了基于未知输入观测器(UIO)的故障检测与隔离方案。针对四个执行... 故障检测与隔离(FDI)对于增强四旋翼飞行器的安全性和鲁棒性具有重要作用。提出了一种四旋翼飞行器执行器故障的FDI方法。首先建立了四旋翼飞行器的简化线性模型。然后研究了基于未知输入观测器(UIO)的故障检测与隔离方案。针对四个执行器,分别设计了四个UIO以产生通用结构化残差组,对执行器故障进行检测与隔离。仿真实验证实了该FDI方案的可行性。 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 故障检测与隔离 未知输入观测器 通用结构化残差组
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基于未知输入观测器的车载炮电液位置伺服系统故障检测 被引量:7
14
作者 田灵飞 钱林方 +1 位作者 陈龙淼 岳才成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2100-2108,共9页
针对车载炮电液位置伺服系统在运行时存在大惯量、负载非线性、参数不确定性和干扰等特点,提出一种基于非线性未知输入观测器的故障检测方案。在对系统建模后进行观测器设计,借助李雅普诺夫稳定性理论证明观测器稳定性并给出了存在条件... 针对车载炮电液位置伺服系统在运行时存在大惯量、负载非线性、参数不确定性和干扰等特点,提出一种基于非线性未知输入观测器的故障检测方案。在对系统建模后进行观测器设计,借助李雅普诺夫稳定性理论证明观测器稳定性并给出了存在条件,观测器产生用于故障检测的残差信号。在故障检测台上在线检测观测器的观测能力以及对故障的检测能力,设计了基于统计的动态阈值故障决策机制,消除了固定阈值在过渡阶段系统出现的误报警现象。实验结果表明:所提出的故障检测方案有效,可用于电液位置伺服系统在线故障的检测。 展开更多
关键词 车载炮 电液位置伺服系统 故障检测 未知输入观测器 动态阈值
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输入未知下非比例阻尼结构参数识别方法的研究 被引量:3
15
作者 王建有 陈健云 +1 位作者 李宗坤 刘金云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期119-122,125,共5页
在地震动、地脉动等环境激励下的结构动力测试中,由于输入信息的随机性和作用位置的不确定性,输入信息是难以测试或难以精确测试的。本文在研究前人关于复合反演算法的基础上,提出加权平均修正算法,解决了地震动未知情况下结构参数的识... 在地震动、地脉动等环境激励下的结构动力测试中,由于输入信息的随机性和作用位置的不确定性,输入信息是难以测试或难以精确测试的。本文在研究前人关于复合反演算法的基础上,提出加权平均修正算法,解决了地震动未知情况下结构参数的识别问题;在此基础上,本文研究非比例阻尼模型下的识别问题,针对堆积阻尼模型下的结构系统,结合松弛算法和加权平均修正算法,提出比例输入未知条件下非比例阻尼模型结构参数系统识别的迭代修正算法。 展开更多
关键词 系统识别 结构识别 输入未知 非线性
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基于未知输入观测器的不确定非线性系统故障检测 被引量:6
16
作者 张正道 胡寿松 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期288-291,共4页
针对具有不确定性和系统故障的非线性系统,利用神经网络构造了全阶未知输入观测器,在获得系统的状态观测信号的同时得到了系统的故障观测信号。通过在故障观测神经网络权值的调整规律中引入死区函数,从而提高了故障观测对系统不确定性... 针对具有不确定性和系统故障的非线性系统,利用神经网络构造了全阶未知输入观测器,在获得系统的状态观测信号的同时得到了系统的故障观测信号。通过在故障观测神经网络权值的调整规律中引入死区函数,从而提高了故障观测对系统不确定性的鲁棒性。利用得到的故障观测信号,可以方便地检测系统的缓变故障和突变故障,实现了对系统故障的快速检测,降低了误检率。仿真示例表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 未知输入观测器 非线性 不确定系统 故障检测
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未知输入观测器组的航空发动机分布式控制系统传感器解析重构控制 被引量:2
17
作者 彭靖波 王磊 +2 位作者 任立通 胡金海 李晓庆 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-6,共6页
针对具有控制时延和未知干扰的航空发动机分布式控制系统,提出了一类基于未知输入观测器组的传感器解析重构控制方法。每一未知输入观测器与传感器一一对应,其输入为控制量和其他传感器信息,输出即为对应传感器发生故障时的重构信号。... 针对具有控制时延和未知干扰的航空发动机分布式控制系统,提出了一类基于未知输入观测器组的传感器解析重构控制方法。每一未知输入观测器与传感器一一对应,其输入为控制量和其他传感器信息,输出即为对应传感器发生故障时的重构信号。以航空发动机小偏离状态空间模型为研究对象,推导了用线性矩阵不等式表示的未知输入观测器存在的充分条件,当给定控制器增益时,可求解出任一未知输入观测器的参数矩阵,通过迭代即可设计出所有未知输入观测器。仿真表明:当传感器发生故障时,采用观测器的估计值代替故障传感器的信号作为状态反馈,在不同的干扰作用下,系统均具有较好的动态响应,观测器能对外部干扰完全解耦,且不受故障传感器影响,能对故障传感器实现有效重构。 展开更多
关键词 航空发动机 分布式控制 未知输入观测器 解析重构
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基于辅助输出构造的未知输入观测器设计 被引量:3
18
作者 朱芳来 王昆 韩冬 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期349-354,共6页
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... 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. 展开更多
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UIO的摆式列车倾摆控制系统执行机构的故障检测 被引量:2
19
作者 吴浩中 戴小文 黄运华 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期656-660,共5页
提出了一种利用未知输入观测器 (UIO)对摆式列车倾摆控制系统执行机构进行故障检测的方法。该方法是干扰解耦原理的一个应用 ,通过一个全阶未知输入观测器使残差对未知输入不敏感 ,而对故障敏感 ,通过一个简单阈值逻辑来检测故障。通过... 提出了一种利用未知输入观测器 (UIO)对摆式列车倾摆控制系统执行机构进行故障检测的方法。该方法是干扰解耦原理的一个应用 ,通过一个全阶未知输入观测器使残差对未知输入不敏感 ,而对故障敏感 ,通过一个简单阈值逻辑来检测故障。通过计算机仿真证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 摆式车体 执行机构 未知输入观测 故障检测 倾摆控制系统 UIO
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一类未知输入系统的降维观测器设计 被引量:4
20
作者 韩冬 朱芳来 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1779-1784,共6页
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... 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. 展开更多
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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