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一种基于最优未知输入观测器的故障诊断方法 被引量:43
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作者 胡志坤 孙岩 +2 位作者 姜斌 何静 张昌凡 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期1225-1230,共6页
针对含有未知输入干扰和噪音的不确定动态系统,使用全阶未知输入观测器(Unknown input observer,UIO)来消除干扰项,实现状态估计,结合Kalman滤波器算法来求解状态反馈矩阵,以使得输出残差信号的协方差最小,从而增强系统对噪声的鲁棒性,... 针对含有未知输入干扰和噪音的不确定动态系统,使用全阶未知输入观测器(Unknown input observer,UIO)来消除干扰项,实现状态估计,结合Kalman滤波器算法来求解状态反馈矩阵,以使得输出残差信号的协方差最小,从而增强系统对噪声的鲁棒性,实现了一种基于最优未知输入观测器的残差产生器.采用极大似然比(Generalized likelihood ratio,GLR)的方法对残差信号进行评估,通过设定的阈值来提高诊断率.最后以风力发电机组传动系统出现加性传感器故障和乘性传感器故障为例,进行了残差信号的仿真,仿真结果说明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 故障诊断 未知输入观测器 KALMAN滤波器 极大似然比
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基于迭代学习-未知输入观测器的卫星姿控系统鲁棒故障重构 被引量:9
2
作者 贾庆贤 张迎春 +1 位作者 沈毅 吴丽娜 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期120-124,共5页
针对卫星姿控系统出现执行机构故障,提出一种基于迭代学习-未知输入观测器(iterative learning-unknown input observer,IL-UIO)的鲁棒故障重构方法。首先,考虑卫星出现空间干扰力矩、模型不确定性以及陀螺漂移,建立小角度机动时的非线... 针对卫星姿控系统出现执行机构故障,提出一种基于迭代学习-未知输入观测器(iterative learning-unknown input observer,IL-UIO)的鲁棒故障重构方法。首先,考虑卫星出现空间干扰力矩、模型不确定性以及陀螺漂移,建立小角度机动时的非线性姿控系统模型。其次,采用UIO干扰解耦原理和H!控制思想,设计IL-UIO估计卫星姿态欧拉角和角速度的同时,利用IL算法实现执行机构鲁棒故障重构。并利用Lyapunov稳定性理论证明了IL-UIO稳定性和动态故障偏差最终有界,通过线性矩阵不等式(linear matrix inequaliry,LMI)工具箱求解了观测器部分参数矩阵。最后,建立卫星闭环姿控系统并进行仿真,仿真结果验证了此方法的有效性。 展开更多
关键词 故障重构 卫星姿控系统 迭代学习观测器 未知输入观测器
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Lipschitz非线性系统未知输入观测器设计 被引量:5
3
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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基于最优未知输入观测器的BIT降虚警技术 被引量:4
4
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
5
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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未知输入和可测噪声重构之线性矩阵不等式非线性系统观测器设计 被引量:13
6
作者 杨俊起 朱芳来 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期538-544,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 未知输入观测器 广义系统 滑模微分器 线性矩阵不等式
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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
7
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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基于未知输入观测器的不确定非线性系统故障检测 被引量:6
8
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
9
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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一类未知输入系统的降维观测器设计 被引量:4
10
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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基于观测器的发电机功角和未知输入估计 被引量:3
11
作者 杨凌霄 杨松林 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期128-134,共7页
为了提高电力系统运行稳定性,针对同步发电机功角和未知输入的估计问题,提出了基于观测器的估计方法。利用同步发电机的运动方程和电磁方程,建立同步发电机四阶数学模型;运用泰勒公式对模型进行线性化,将产生的佩亚诺余项和参数变化引... 为了提高电力系统运行稳定性,针对同步发电机功角和未知输入的估计问题,提出了基于观测器的估计方法。利用同步发电机的运动方程和电磁方程,建立同步发电机四阶数学模型;运用泰勒公式对模型进行线性化,将产生的佩亚诺余项和参数变化引起的建模不准确归结为未知输入。对线性化后的数学模型进行状态变换,将数学模型分解成含未知输入项和不含未知输入项两部分;分别设计两部分的观测器,根据极点配置方法和Lyapunov稳定性理论分别确定两个观测器的增益矩阵。通过Matlab仿真,验证了基于观测器的同步发电机功角和未知输入估计方法的有效性。该方法具有响应时间短、估计精度高的特点,可以快速准确地实现发电机功角和系统未知输入的估计。 展开更多
关键词 同步发电机 LYAPUNOV稳定性 极点配置 功角估计 未知输入估计 未知输入观测器
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基于未知输入观测器的板带轧机液压压下系统故障诊断 被引量:3
12
作者 董敏 周彬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第20期2735-2740,共6页
为解决板带轧机液压压下系统故障辨识和定位问题,通过建立系统精确数学模型,应用未知输入观测器方法进行故障诊断和隔离。在建立系统状态方程的基础上对系统故障进行分析,确定了不同故障的方向矢量;应用未知输入观测器和广义残差集理论... 为解决板带轧机液压压下系统故障辨识和定位问题,通过建立系统精确数学模型,应用未知输入观测器方法进行故障诊断和隔离。在建立系统状态方程的基础上对系统故障进行分析,确定了不同故障的方向矢量;应用未知输入观测器和广义残差集理论将系统故障作为未知输入,通过设计未知输入观测器组获得对特定故障方向具有鲁棒性的广义残差集进行故障诊断;仿真及试验验证了诊断方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 液压压下系统 故障诊断 未知输入观测器 鲁棒
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一类线性时滞系统的未知输入观测器设计 被引量:2
13
作者 张鹏 付艳明 段广仁 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期91-94,共4页
以一类线性时滞系统为研究对象,研究了当观测误差与未知输入完全解耦时的未知输入观测器设计问题。基于时滞系统Lyapunov稳定性方法,给出了指数稳定未知输入观测器的存在条件。基于这一条件,提出了含有内部时滞与不含有内部时滞两种观... 以一类线性时滞系统为研究对象,研究了当观测误差与未知输入完全解耦时的未知输入观测器设计问题。基于时滞系统Lyapunov稳定性方法,给出了指数稳定未知输入观测器的存在条件。基于这一条件,提出了含有内部时滞与不含有内部时滞两种观测器的设计问题。通过求解线性矩阵不等式给出了所提观测器的设计方法。给出了两种情形下的观测器设计算法。数值例子说明了提出的设计方法的有效性。 展开更多
关键词 未知输入观测器 时滞系统 指数稳定 线性矩阵不等式
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基于未知输入观测器方法的非线性切换系统故障检测 被引量:2
14
作者 王佳伟 沈毅 王振华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期2322-2328,共7页
基于非线性未知输入观测器方法对一类离散时间非线性切换系统的故障检测问题进行了研究。给出了两种不同结构的非线性未知输入观测器。针对每一种观测器都考虑了两种切换信号:任意时间切换信号和满足平均驻留时间的切换信号。在任意切... 基于非线性未知输入观测器方法对一类离散时间非线性切换系统的故障检测问题进行了研究。给出了两种不同结构的非线性未知输入观测器。针对每一种观测器都考虑了两种切换信号:任意时间切换信号和满足平均驻留时间的切换信号。在任意切换信号下,使用了切换Lyapunov函数的方法来设计非线性未知输入观测器的参数;在满足平均驻留时间切换信号下,使用了多Lyapunov函数方法进行观测器参数的设计。然后利用已知的非线性未知输入观测器,得到残差生成器,进而实现故障检测。通过数值仿真例子,验证了故障检测方法的有效性。 展开更多
关键词 非线性切换系统 故障检测 未知输入观测器 线性矩阵不等式
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基于未知输入观测器的故障检测诊断降虚警研究 被引量:1
15
作者 姜云春 邱静 +1 位作者 刘冠军 钱彦岭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期767-768,772,共3页
对基于模型的故障检测与诊断中的虚警问题进行了研究,系统地分析了其发生机理,给出了一种基于未知输入观测器生成残差的方法,该方法能够在确保故障检测率要求的同时,使虚警率最小,仿真结果验证了方法的有效性。
关键词 故障检测与诊断 虚警 未知输入观测器
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基于广义未知输入观测器的鲁棒故障估计方法 被引量:1
16
作者 邓露 文传博 张素君 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第5期1441-1445,1463,共6页
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。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... 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。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。在MATLAB的Simulink平台上用三叶片水平轴风力模型仿真验证观测器的故障估计的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 未知输入观测器 广义观测器 鲁棒故障估计
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非方广义系统的未知输入有限时间观测器设计 被引量:1
17
作者 孙丽瑛 程兆林 王玉振 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期986-990,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 非方广义系统 未知输入估计 有限时间观测器
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基于LMI的H_∞未知输入观测器设计 被引量:2
18
作者 郭胜辉 朱芳来 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1421-1425,共5页
针对同时具有未知输入和量测噪声的离散Lipschitz非线性系统,采用扩展状态向量的方法将量测噪声向量当作系统状态,从而将系统化为形式上不含量测噪声的广义离散非线性系统.通过设计广义系统H∞未知输入观测器,同时估计出原系统状态和量... 针对同时具有未知输入和量测噪声的离散Lipschitz非线性系统,采用扩展状态向量的方法将量测噪声向量当作系统状态,从而将系统化为形式上不含量测噪声的广义离散非线性系统.通过设计广义系统H∞未知输入观测器,同时估计出原系统状态和量测噪声.为了降低设计的保守性,将观测器设计转化为线性矩阵不等式(LMI)求解问题,给出观测器设计算法,并基于延迟估计的思想提出一种未知输入代数重构方法.仿真结果表明:提出的方法可以使状态估计、量测噪声及未知输入的重构信号逼近实际信号,证明了该方法的有效性和正确性. 展开更多
关键词 离散非线性系统 H∞观测器 线性矩阵不等式(LMI) 量测噪声重构 未知输入重构
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一种迭代未知输入观测器设计 被引量:1
19
作者 朱芳来 张永军 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1251-1255,1266,共6页
针对具有未知输入的线性系统讨论了基于迭代控制思想的未知输入观测器设计方法.针对每一步迭代,由于当前未知输入已知,因而可以通过设计常规的Luenberger观测器得到当前步的状态估计和输出估计.在此基础上采用D-型迭代学习控制的思想,... 针对具有未知输入的线性系统讨论了基于迭代控制思想的未知输入观测器设计方法.针对每一步迭代,由于当前未知输入已知,因而可以通过设计常规的Luenberger观测器得到当前步的状态估计和输出估计.在此基础上采用D-型迭代学习控制的思想,通过当前输出步误差和未知输入估计值提出下一步的未知输入的迭代估计方法,并利用此次未知输入估计值再次设计Luenberger观测器估计下一步的状态.之后,对迭代算法的收敛性进行了分析,并给出了迭代算法收敛的充分条件.最后,对一个实际模型进行仿真,验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 未知输入观测器 未知输入重构 D-型迭代学习控制
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基于未知输入观测器的不匹配干扰系统滑模控制 被引量:1
20
作者 朱芳来 李励 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1111-1116,共6页
针对具有不匹配未知干扰的非线性系统,研究基于状态估计和未知输入重构的控制问题.在状态可测和未知干扰已知假设下,提出了一种新滑模控制器设计方法,以达到输出渐近稳定;通过设计一种未知输入观测器,对系统的时变未知输入进行重构;基... 针对具有不匹配未知干扰的非线性系统,研究基于状态估计和未知输入重构的控制问题.在状态可测和未知干扰已知假设下,提出了一种新滑模控制器设计方法,以达到输出渐近稳定;通过设计一种未知输入观测器,对系统的时变未知输入进行重构;基于高增益滑模观测器对未知干扰的微分和系统的输出微分信息进行了有限时间内的精确估计;设计了一种新的基于观测器的控制策略,并论证其可行性.利用一个实际模型验证该控制器的有效性. 展开更多
关键词 滑模控制器 未知输入观测器 高增益滑模观测器 干扰重构
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