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卫星ACSs故障估计的神经自适应滑模观测器
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作者 梁天添 孙晓天 +2 位作者 李天浩 王琳 王茂 《中国惯性技术学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1263-1272,共10页
针对具有复杂约束条件和执行器、传感器并发故障的卫星姿态控制系统,提出一种基于改进神经网络的神经自适应滑模观测器。视并发故障为系统的附加变量,建立受限等价描述系统,以降低建模误差。基于添加的模糊化层、模糊推理层和梯度加速... 针对具有复杂约束条件和执行器、传感器并发故障的卫星姿态控制系统,提出一种基于改进神经网络的神经自适应滑模观测器。视并发故障为系统的附加变量,建立受限等价描述系统,以降低建模误差。基于添加的模糊化层、模糊推理层和梯度加速算法优化的基函数,提出收敛更快、精度更高的模糊超基函数神经网络。考虑定常权值估计参数较难适应模糊神经网络权值的实时变化,且网络逼近误差影响网络逼近能力,提出基于黑翅鸳算法的动态权值估计更新律及逼近误差滑模补偿律,得到改进的模糊超基函数神经网络,进一步提高不确定性和外部干扰的估计精度。基于该网络设计自适应滑模观测器,从而实现更优的并发故障估计。仿真结果表明:相较于基于模糊超基函数神经网络的自适应滑模观测器,所提方法的不确定性和外部干扰的联合估计误差减小了93.72%,姿态角和姿态角速度估计误差分别平均减小了30.76%和30.63%,并发故障估计误差平均减小了40.87%,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 卫星 描述系统 故障估计 改进的神经网络 自适应滑模
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基于动态感知技术的故障估计器设计
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作者 姚红伟 张建琪 +2 位作者 温镇 陈望达 钱启宇 《电子设计工程》 2024年第11期11-15,21,共6页
为提升电网系统的安全性并确保其运行的稳定性,文中对相关故障事故与安全作业进行了分析和研究,并提出了一种基于动态感知技术的电网线路故障事故分析及安全作业操控方法。针对电网线路可能出现的偏移故障,在动态感知技术的基础上设计... 为提升电网系统的安全性并确保其运行的稳定性,文中对相关故障事故与安全作业进行了分析和研究,并提出了一种基于动态感知技术的电网线路故障事故分析及安全作业操控方法。针对电网线路可能出现的偏移故障,在动态感知技术的基础上设计了一种故障估计器,以实现对母线偏移故障信号的实时观测。同时,基于故障观测信号和电网系统的实时状态,研究了具有故障补偿功能的负反馈形式容错控制器,从而消除线路故障对母线电压恢复的影响。利用Matlab软件中Simulink模块进行的仿真实验验证了在故障的影响下,所提方法可确保母线电压精准地恢复到48 V的参考电压,而无故障补偿功能的方法则难以保证母线电压维持在48 V。 展开更多
关键词 线路故障 故障估计 容错控制 动态感知
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基于Hopfield神经网络的非线性系统故障估计方法 被引量:4
3
作者 王占山 张恩林 +1 位作者 张化光 冯健 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B07期18-21,共4页
针对一类故障参数是线性可分的非线性系统,在参数故障情况下提出了一种基于Hopfield递归神经网络的故障估计方法。利用Hopfield递归神经网络的自学习能力和稳定性理论,将故障参数的估计问题转化为Hop-field神经网络的稳定性问题,克服了... 针对一类故障参数是线性可分的非线性系统,在参数故障情况下提出了一种基于Hopfield递归神经网络的故障估计方法。利用Hopfield递归神经网络的自学习能力和稳定性理论,将故障参数的估计问题转化为Hop-field神经网络的稳定性问题,克服了现有数值方法存在量化误差和算法收敛性等问题。与自适应观测器和等价空间方法等相关故障参数估计方法相比,具有设计简单、易于实现和适用性宽等特点。仿真结果表明,对于常值故障和时变故障,诊断系统均具有较好的估计效果和动态性能。 展开更多
关键词 Hopfield递归神经网络 非线性系统 故障估计 稳定性
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基于故障估计的分布式驱动电动汽车容错控制方法 被引量:6
4
作者 欧健 陈瑞楠 +1 位作者 杨鄂川 张勇 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2019年第6期14-19,共6页
针对分布式驱动电动汽车驱动系统部分失效情况下,传统控制策略难以满足车辆纵、横向力需求且控制性能下降的问题,设计了一种基于故障估计的容错控制方法,讨论了驱动系统失效的情况,并建立了对应的车辆模型。在此基础上建立了用于估计当... 针对分布式驱动电动汽车驱动系统部分失效情况下,传统控制策略难以满足车辆纵、横向力需求且控制性能下降的问题,设计了一种基于故障估计的容错控制方法,讨论了驱动系统失效的情况,并建立了对应的车辆模型。在此基础上建立了用于估计当前失效因子的控制器,根据期望速度和前轮转角计算纵、横向力需求,对车辆剩余的驱动力进行再分配。CarSim/Simulink联合仿真结果表明,驱动系统部分失效时,所设计的容错控制方法能够对车辆的剩余驱动力进行再分配,提升故障车辆的安全性。 展开更多
关键词 电动汽车 分布式驱动 失效 容错控制 故障估计
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微小卫星姿态控制系统鲁棒自适应故障估计 被引量:3
5
作者 张科 韩治国 +1 位作者 杨天社 王靖宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期798-804,共7页
针对具有非结构不确定项的非线性系统中存在的执行器与传感器故障,采用一种基于描述系统的故障估计观测器设计方法。该方法具有期望的鲁棒性能指标,能够在系统存在不确定项干扰的情况下实现对突变故障与时变故障等故障类型的精确估计。... 针对具有非结构不确定项的非线性系统中存在的执行器与传感器故障,采用一种基于描述系统的故障估计观测器设计方法。该方法具有期望的鲁棒性能指标,能够在系统存在不确定项干扰的情况下实现对突变故障与时变故障等故障类型的精确估计。根据Lyapunov稳定性理论推导了上述方法存在的充分条件,根据线性化算法把上述充分条件转变为准线性矩阵不等式,应用迭代优化算法求得该充分条件的可行解。最后,将该方法应用于微小卫星姿态控制系统中执行器与传感器故障估计,仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 姿态控制 线性矩阵不等式 故障估计 LYAPUNOV函数
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故障估计的自适应观测器设计 被引量:8
6
作者 王占山 张化光 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期17-20,共4页
研究了一类自适应观测器实现线性系统的故障估计问题·这类自适应观测器不仅能实现对系统状态的估计,而且也能实现对故障的估计·采用H∞跟踪性能指标分析了这种观测器的设计方法和稳定条件·由这种观测器得到的估计故障与... 研究了一类自适应观测器实现线性系统的故障估计问题·这类自适应观测器不仅能实现对系统状态的估计,而且也能实现对故障的估计·采用H∞跟踪性能指标分析了这种观测器的设计方法和稳定条件·由这种观测器得到的估计故障与故障幅值大小没有关系,只与故障变化率和给定的H∞跟踪性能指数有关,进而使估计故障能以给定的H∞跟踪性能指数逼近真实故障·最后通过感应电机的传感器故障验证了所提方法的有效性· 展开更多
关键词 故障估计 自适应观测器 H∞跟踪性能 自适应律 故障变化率
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旋转导向钻井工具姿态测量陀螺仪故障估计与处理方法 被引量:7
7
作者 耿艳峰 孙建 +1 位作者 王伟亮 程民彪 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期273-280,共8页
针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法。首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强... 针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法。首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强振动等因素导致卡尔曼滤波算法估计精度变差的问题,将测量误差等效为幅值有界但分布未知的误差,提出了一种自适应扩展集员卡尔曼滤波算法,实现了陀螺仪加性故障的准确估计,利用陀螺仪故障估计值校正陀螺仪输出,实现故障条件下工具面角的准确测量。样机模拟实验结果表明在发生陀螺仪故障情况下,基于所提出的算法,工具面角估计值的最大均方根误差为3.841°,满足实际钻井技术需求,为提高旋转导向钻井工具姿态测量系统的可靠性奠定了基础。 展开更多
关键词 旋转导向 故障估计 故障处理 自适应扩展集员卡尔曼滤波 陀螺仪
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一类自适应观测器的故障估计性能 被引量:5
8
作者 王占山 张化光 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1134-1137,共4页
采用H∞跟踪性能指标,给出了一类自适应观测器的一种综合过程,通过对故障自适应律的设计和比较,得到了影响这类自适应观测器故障估计性能的几个因素·所设计的自适应观测器的故障估计误差与故障的幅值大小没有关系,而且可以通过调节... 采用H∞跟踪性能指标,给出了一类自适应观测器的一种综合过程,通过对故障自适应律的设计和比较,得到了影响这类自适应观测器故障估计性能的几个因素·所设计的自适应观测器的故障估计误差与故障的幅值大小没有关系,而且可以通过调节H∞跟踪性能指数使故障估计误差达到任意小·仿真例子验证了理论分析的有效性· 展开更多
关键词 故障估计 自适应观测器 H∞跟踪性能 故障调节律
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基于观测器的非线性系统传感器故障估计方法 被引量:3
9
作者 孙延修 杜莹 黎虹 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2020年第12期43-47,52,共6页
现代工业系统对安全性与可靠性的要求越来越高,故障诊断技术逐渐成为研究的热点之一。针对一类Lipschiz非线性系统,提出一种基于增广状态观测器的传感器故障估计方法。将传感器故障作为增广状态的一部分,构造出一个广义系统,通过对广义... 现代工业系统对安全性与可靠性的要求越来越高,故障诊断技术逐渐成为研究的热点之一。针对一类Lipschiz非线性系统,提出一种基于增广状态观测器的传感器故障估计方法。将传感器故障作为增广状态的一部分,构造出一个广义系统,通过对广义系统进行等价变换,进而设计出增广状态观测器,使其能同时对原系统中的状态和传感器故障进行估计;考虑到系统中的干扰项,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了增广状态观测器存在的两个充分条件,充分条件既可以保证观测误差系统的收敛速度,同时也可通过求解最优问题,减少系统干扰对传感器故障估计的影响;为保证增广状态观测器对系统传感器故障的鲁棒估计,通过仿真算例证实了增广状态观测器误差系统为渐近收敛,验证了传感器故障估计方法的有效性。 展开更多
关键词 非线性系统 故障估计 线性矩阵不等式 增广状态观测器
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新型UKF在非线性系统执行器故障估计中的应用 被引量:1
10
作者 钱默抒 姜斌 +1 位作者 杜董生 杨浩 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B09期120-124,共5页
针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法使用受限,粒子滤波算法动态跟踪能力差、易产生退化,单一无先导扩展卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法滤波精度低等缺陷,根据极大后验(maximum a posterior,MAP)估计原理... 针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法使用受限,粒子滤波算法动态跟踪能力差、易产生退化,单一无先导扩展卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法滤波精度低等缺陷,根据极大后验(maximum a posterior,MAP)估计原理,设计了一种带限定记忆法的无先导卡尔曼故障估计滤波器.首先根据极大后验估计原理,推导出一种最优MAP-UKF乘性故障估计器;在此基础之上,又推导出次优的执行器故障估计滤波器,并对常值故障估计滤波器进行了无偏性证明;接着,将限定记忆法应用于MAP-UKF故障估计滤波器中.最后,将新型的UKF算法应用于倒立摆仿真,相比于EKF和单一UKF算法,所提出的故障估计算法收敛速度较快,滤波精度显著提高. 展开更多
关键词 极大后验 扩展卡尔曼滤波 无先导卡尔曼滤波 故障估计 非线性系统
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故障估计下子空间预测控制的快速梯度算法 被引量:8
11
作者 王建宏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1015-1021,共7页
基于闭环系统观测数据,直接设计估计故障和预测控制器.在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法估计故障.在此基础上,采用子空间预测控制策略求解一个带有线性矩阵不等式约束的优化问题.对于故障估计下子空间预测控制的最优化问... 基于闭环系统观测数据,直接设计估计故障和预测控制器.在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法估计故障.在此基础上,采用子空间预测控制策略求解一个带有线性矩阵不等式约束的优化问题.对于故障估计下子空间预测控制的最优化问题,构造了一组估计序列,以采用快速梯度算法求解.直升机悬停状态仿真实例表明,本文方法是有效的. 展开更多
关键词 故障估计 子空间预测控制 快速梯度算法 线性矩阵不等式
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基于LPV近空间飞行器的快速故障估计 被引量:1
12
作者 赵静 姜斌 张柯 《科技通报》 北大核心 2011年第5期781-786,共6页
针对临近空间飞行器的纵向飞行的非线性模型,首先利用线性变参数系统的思想对高超声速飞行器模型进行线性化;其次,考虑在执行器故障发生的情况下,基于LPV建立NSV线乘性故障模型,进而引入一种快速自适应故障估计的算法,并与传统的自适应... 针对临近空间飞行器的纵向飞行的非线性模型,首先利用线性变参数系统的思想对高超声速飞行器模型进行线性化;其次,考虑在执行器故障发生的情况下,基于LPV建立NSV线乘性故障模型,进而引入一种快速自适应故障估计的算法,并与传统的自适应估计算法相比较,最后仿真验证快速故障估计算法能够大大减少故障估计的时间和提高估计的精度。 展开更多
关键词 自适应故障估计 故障模型 线性变参数系统 近空间飞行器 非线性
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基于二阶滑模观测器的非线性动态系统故障估计
13
作者 胡正高 赵国荣 +2 位作者 马合宝 周大旺 徐壮 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1618-1624,共7页
研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模... 研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模观测器实现了故障估计.为方便观测器设计,通过坐标变换分离出系统的可测状态;采用Lyapunov泛函与线性矩阵不等式设计观测器,并证明了观测误差动态系统的稳定性,进而得到了执行器故障的渐近估计.所提方法只需观测器与系统的输出信息,实现了故障的在线估计.通过一个液压传动系统的仿真分析验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 故障估计 非线性动态系统 TAKAGI-SUGENO模糊模型 二阶滑模观测器 LYAPUNOV泛函
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基于极大后验原理的非线性系统传感器故障估计
14
作者 钱默抒 姜斌 +1 位作者 杨浩 高志峰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B07期100-103,共4页
针对扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman filter,EKF)计算复杂,粒子滤波算法动态跟踪能力差,单一无先导扩展卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman filter,UKF)滤波精度低等缺陷,本文根据极大后验原理(Max-imum posterior principle,MPP),... 针对扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman filter,EKF)计算复杂,粒子滤波算法动态跟踪能力差,单一无先导扩展卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman filter,UKF)滤波精度低等缺陷,本文根据极大后验原理(Max-imum posterior principle,MPP),针对一类非线性系统设计了一种改进型的无先导卡尔曼故障估计滤波器来估计被控系统所发生的加性传感器故障。首先根据极大后验估计原理,推导出一种最优常值故障估计器。在此基础之上,推导出次优的加性常值故障估计滤波器,并对故障估计滤波器进行了无偏性证明。最后,将得到的理论结果应用于非线性倒立摆系统,仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 极大后验原理 无先导卡尔曼滤波 故障估计
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故障估计下子空间预测控制的仿射设计
15
作者 唐得志 王道波 +1 位作者 王建宏 盛守照 《南昌大学学报(工科版)》 CAS 2013年第1期88-95,共8页
基于闭环系统的输入-输出观测数据,无需建立系统和故障的状态空间模型,采用直接设计的方法来估计故障,并设计控制器。对于故障的估计,利用闭环系统中输入-输出关系建立一个参数化的最小二乘问题。在施加故障的上下限约束条件下,采用快... 基于闭环系统的输入-输出观测数据,无需建立系统和故障的状态空间模型,采用直接设计的方法来估计故障,并设计控制器。对于故障的估计,利用闭环系统中输入-输出关系建立一个参数化的最小二乘问题。在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法来估计故障。在故障估计的基础上,引入子空间预测控制的思想,考虑控制输入为仿射形式下如何设计控制器。对于仿射形式中的仿射项和增益项,借助分离性原理,采用相互迭代的最速下降法求解该2类未知参数矢量。为了验证本文方法估计故障和设计控制器,以直升机悬停状态为例说明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 故障估计 子空间预测控制 仿射控制器 迭代算法
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线性参数变化系统的鲁棒故障估计
16
作者 崔平 翁正新 谢剑英 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2007年第4期23-26,共4页
针对仿射参数变化系统,研究了鲁棒H∞故障估计问题。基于增益调度的思想,提出了一种鲁棒H∞故障估计器设计方法,该方法所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性,而且可以通过线性矩阵不等式进行求解。文中通过实例展示了设计的全... 针对仿射参数变化系统,研究了鲁棒H∞故障估计问题。基于增益调度的思想,提出了一种鲁棒H∞故障估计器设计方法,该方法所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性,而且可以通过线性矩阵不等式进行求解。文中通过实例展示了设计的全过程,仿真结果表明本文所给出的方法能够有效地处理一类参数变化系统的故障估计问题。 展开更多
关键词 故障估计 线性参数变化系统 增益调度 鲁棒H∞滤波
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离散化采样控制系统的故障估计
17
作者 李宁 冯健 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期913-916,926,共5页
针对一类具有采样周期一定的线性时不变采样控制系统,先给出系统范数的定义,然后利用自定义的系统范数对系统同时进行范数不变变形离散化和阶跃不变变形离散化,得到系统的离散形式模型.考虑H_/H∞,H2/H∞和H∞/H∞故障检测问题,给出离... 针对一类具有采样周期一定的线性时不变采样控制系统,先给出系统范数的定义,然后利用自定义的系统范数对系统同时进行范数不变变形离散化和阶跃不变变形离散化,得到系统的离散形式模型.考虑H_/H∞,H2/H∞和H∞/H∞故障检测问题,给出离散系统的最优滤波器的形式;基于该离散系统的最优滤波器的设计思想和设计方法,给出系统的故障估计观测器设计方法和设计形式,构造Lyapunov函数得到误差方程渐近稳定的必要条件,通过Matlab LMI工具箱得到故障估计自适应权重矩阵Γ和参数θ.最后通过数值算例证明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 范数不变 阶跃不变 采样系统 故障检测 故障估计
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基于并行学习鲁棒自适应的多操纵面飞机故障估计方法
18
作者 刘静 丛岩 赵迪 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2021年第1期50-55,共6页
针对多操纵面飞机执行机构多发、频发故障的严峻问题,提出了一种鲁棒自适应故障估计方法,以得到精确故障信息。通过低通滤波,结合并行学习技术,引入了一组系统变量的滤波变量;基于上述滤波变量,构建了故障估计直接误差向量,进而设计了... 针对多操纵面飞机执行机构多发、频发故障的严峻问题,提出了一种鲁棒自适应故障估计方法,以得到精确故障信息。通过低通滤波,结合并行学习技术,引入了一组系统变量的滤波变量;基于上述滤波变量,构建了故障估计直接误差向量,进而设计了鲁棒自适应故障估计器;基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计估计器的收敛性和鲁棒性。以ADMIRE飞机为对象,在无/有扰动两种仿真情形下,所提方法对单个故障的估计时间为1.6 s,对并发故障的估计时间为3 s,验证了本设计故障估计方法的鲁棒性和快速性。 展开更多
关键词 多操纵面飞机 执行机构 故障估计 并行学习 自适应
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信道衰落情形下随机时变时滞系统故障估计
19
作者 王艳芹 任伟建 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2016年第6期716-723,共8页
为解决一类受信道衰落影响的随机时变时滞系统的故障估计问题,利用一系列相互独立且服从伯努力分布的随机变量描述通讯时滞的随机发生特性。通过改进的L阶莱斯衰落模型反映信道衰落现象,应用Lyapunov稳定性理论、随机分析技术和LMI(Line... 为解决一类受信道衰落影响的随机时变时滞系统的故障估计问题,利用一系列相互独立且服从伯努力分布的随机变量描述通讯时滞的随机发生特性。通过改进的L阶莱斯衰落模型反映信道衰落现象,应用Lyapunov稳定性理论、随机分析技术和LMI(Linear Matrix Inequality)技术得到故障估计器存在的充分条件,在求解LMI的可行解后,给出期望估计器增益的表达式。通过数值仿真得到了确保增广的故障估计动态系统均方指数稳定且满足H∞性能约束的估计器增益,从而证明了该故障估计方法的有效性。 展开更多
关键词 网络化系统 故障估计 信道衰落 随机时变时滞
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故障估计下子空间预测控制的仿射设计
20
作者 王建宏 《电光与控制》 北大核心 2013年第12期31-36,41,共7页
根据闭环系统的输入-输出观测数据,采用直接设计的方法估计故障,并设计预测控制器,而无需建立系统和故障的状态空间模型。对于故障的估计,利用闭环系统中输入-输出关系建立一个参数化的最小二乘问题。在施加故障的上下限约束条件下,采... 根据闭环系统的输入-输出观测数据,采用直接设计的方法估计故障,并设计预测控制器,而无需建立系统和故障的状态空间模型。对于故障的估计,利用闭环系统中输入-输出关系建立一个参数化的最小二乘问题。在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法来估计故障。在故障估计的基础上,引入子空间预测控制的思想,考虑控制输入为仿射形式下的控制器设计。借助分离性原理,采用相互迭代的最速下降法求解仿射形式中的仿射项和增益项。最后以直升机悬停状态为例,验证方法的有效性。 展开更多
关键词 故障估计 子空间预测控制 仿射控制器 迭代算法
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