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基于非线性未知输入观测器的航天器故障诊断 被引量：4
1
作者 程瑶 王日新 徐敏强 《深空探测学报》 2015年第3期278-282,共5页
针对一类满足Lipschitz条件的非线性系统,设计了一组非线性未知输入观测器,并依据故障解耦的思想,产生结构化的残差集,实现非线性系统执行器的故障隔离。研究考虑了未知扰动对非线性系统的影响,并利用Lyapunov理论证明了所设计观测器的... 针对一类满足Lipschitz条件的非线性系统,设计了一组非线性未知输入观测器,并依据故障解耦的思想,产生结构化的残差集,实现非线性系统执行器的故障隔离。研究考虑了未知扰动对非线性系统的影响,并利用Lyapunov理论证明了所设计观测器的稳定性。最后,以三轴稳定卫星的姿态控制系统为对象,仿真验证了所提方法对各种典型执行器故障诊断的有效性。 展开更多
关键词 非线性未知输入观测器 结构化残差集 执行器 故障诊断 卫星控制系统
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Lipschitz非线性系统未知输入观测器设计 被引量：5
2
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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基于未知输入观测器的不确定非线性系统故障检测 被引量：6
3
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
4
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
5
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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具有未知输入非线性系统的自适应观测器设计
6
作者 朱芳来 蒋鹏 李晓航 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1444-1449,共6页
针对具有未知输入和传感器噪声的的非线性系统,讨论了基于T-S(Takagi-Sugeno)模型的未知输入观测器设计方法.首先,给出了基于非线性系统构造T-S模型系数矩阵的计算方法.然后,以T-S模型作为设计模型,通过扩展传感器噪声为辅助状态向量的... 针对具有未知输入和传感器噪声的的非线性系统,讨论了基于T-S(Takagi-Sugeno)模型的未知输入观测器设计方法.首先,给出了基于非线性系统构造T-S模型系数矩阵的计算方法.然后,以T-S模型作为设计模型,通过扩展传感器噪声为辅助状态向量的方式,将系统扩展为增维系统.继而,针对T-S模型,设计模糊自适应观测器以达到对非线性系统状态,未知输入和传感器噪声同时估计之目的.为此,基于线性矩阵不等式,给出了观测器存在的充分性条件.最后,通过实例仿真验证了此方法的有效性. 展开更多
关键词 自适应观测器 T-S模型 未知输入重构 传感器噪声重构 不可测前件变量
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一类含非线性变时滞系统的未知输入观测器设计
7
作者 张卫 鞠培军 《山东农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2007年第3期481-483,共3页
考虑含有未知输入的变时滞非线性系统观测器设计问题,本文分两部分论述,首先提出针对线性时滞系统的不含内时滞项的观测器系统化设计方法,给出观测器存在的充分条件,其次对时滞非线性系统利用代数R icat-ti方程解的条件设计出一种鲁棒... 考虑含有未知输入的变时滞非线性系统观测器设计问题,本文分两部分论述,首先提出针对线性时滞系统的不含内时滞项的观测器系统化设计方法,给出观测器存在的充分条件,其次对时滞非线性系统利用代数R icat-ti方程解的条件设计出一种鲁棒观测器,并给出渐近稳定观测器存在条件。 展开更多
关键词 时滞系统 非线性项 未知输入观测器
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基于输入输出线性化方法的一类多输入多输出非线性系统的观测器设计 被引量：4
8
作者 董亚丽 杨迎娟 范姣姣 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期880-885,共6页
研究一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计问题.基于输入输出线性化方法提出了一类多输入多输出仿射非线性系统的状态观测器设计的新方法,并给出保证状态估计误差渐近趋于零的充分条件.算例表明了所得结果的有效性.
关键词 多输入多输出非线性系统 坐标变换 线性化 状态观测器 LYAPUNOV函数
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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
9
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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匹配条件不满足时线性系统未知输入观测器设计 被引量：7
10
作者 张建成 朱芳来 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期441-448,共8页
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... 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. 展开更多
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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无未知参数先验信息的非线性自适应观测器设计 被引量：5
11
作者 丁玉琴 刘允刚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期27-32,共6页
研究了一类具有未知参数的非线性系统自适应观测器设计问题.不同于现有结果,本文所研究的非线性系统更为一般,已知的系统信息更少:1)系统未知参数的范数的上界未知;2)具有关于可测输出非Lipschitz连续的非线性动态;3)系统输出显式地依... 研究了一类具有未知参数的非线性系统自适应观测器设计问题.不同于现有结果,本文所研究的非线性系统更为一般,已知的系统信息更少:1)系统未知参数的范数的上界未知;2)具有关于可测输出非Lipschitz连续的非线性动态;3)系统输出显式地依赖于控制输入.通过设计自适应调节器来估计未知参数范数,从而给出了不基于未知参数先验信息的非线性自适应观测器设计的新方法.所设计的观测器为全局渐近收敛的,即实现了系统状态的渐近重构,确保了未知参数估计的一致有界性.此外,在系统输出不显式地依赖于控制输入的条件下,研究了降维观测器的设计问题.仿真例子验证了本文理论结果的正确性. 展开更多
关键词 非线性系统 未知参数 自适应观测器 降维 LYAPUNOV函数
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具有未知输入线性系统观测器的设计与分析 被引量：7
12
作者 闫伟东 吕恬生 于岩 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第7期952-954,967,共4页
对于一类具有未知输入的线性系统,本文提出了一种新的状态及未知输入观测器的设计方法,并给出了其存在的条件。对于此类观测器的正确性,本文做了严格的理论论证。最后,通过一个线性系统实例,利用本文所提出的观测器的设计方法,对其状态... 对于一类具有未知输入的线性系统,本文提出了一种新的状态及未知输入观测器的设计方法,并给出了其存在的条件。对于此类观测器的正确性,本文做了严格的理论论证。最后,通过一个线性系统实例,利用本文所提出的观测器的设计方法,对其状态及未知输入观测器进行了设计。仿真结果表明,该观测器直接采用系统的测量输出,实现了对系统状态及未知输入渐近的估计。 展开更多
关键词 未知输入线性系统观测器 设计 系统仿真
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基于干扰观测器的输入受限非线性系统鲁棒控制 被引量：10
13
作者 周砚龙 陈谋 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期40-47,共8页
针对一类单输入单输出非线性系统,提出了一种有效处理输入饱和及未知外部干扰的控制方法,并应用于近空间飞行器的控制设计。利用双曲正切函数及Nussbaum函数的特殊性质对输入饱和进行处理。通过干扰观测器实现对复合扰动的有效逼近。考... 针对一类单输入单输出非线性系统,提出了一种有效处理输入饱和及未知外部干扰的控制方法,并应用于近空间飞行器的控制设计。利用双曲正切函数及Nussbaum函数的特殊性质对输入饱和进行处理。通过干扰观测器实现对复合扰动的有效逼近。考虑到反步控制中存在的计算膨胀和虚拟控制信号光滑性的问题,结合反步法和动态面法设计了相应的控制器。通过Lyapunov分析证明了所设计的控制律可以使闭环系统所有信号半全局最终一致有界,且跟踪误差和干扰逼近误差最终有界。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 干扰观测器 非线性系统 输入饱和 反步法 动态面法
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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
14
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
15
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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基于最优未知输入观测器的BIT降虚警技术 被引量：4
16
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
17
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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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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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
19
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
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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