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二阶Lipschitz非线性系统自然观测器设计
  • ISSN号:1001-7445
  • 期刊名称:《广西大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:广西大学数学与信息科学学院,广西南宁530004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61164016,61573111);广西自然科学基金重点项目(2013GXNSFDA019003);广西自然科学基金资助项目(2015GXNSFAA139003)
中文摘要:

机械系统的动力学方程是用状态速度和状态加速度描述的二阶系统,而传统的基于一阶系统表示的观测器理论并不完全适用于二阶系统,为此,文中针对一类二阶Lipschitz非线性系统提出了自然观测器的设计问题。所提出的自然观测器与被观测的二阶系统具有相同的代数结构,能保证位置估计量的导函数恰好是速度估计量。为降低结果的保守性,利用非线性函数的Lipschitz性质,将估计误差系统表示为LPV(Linear Parameter Varying)系统,在此基础上,引入参数依赖的Lyapunov函数分析估计误差系统的稳定性,并建立了自然观测器存在的充分条件。该条件表示为一组带有可调参数的线性矩阵不等式,通过求解该组线性矩阵不等式,便可获得自然观测器的增益矩阵和估计误差的收敛速率。最后通过数值例子验证了本文结果的有效性和实用性。

英文摘要:

The dynamics of mechanical systems are described by second-order systems in terms of both state velocities and state accelerations. The traditional observer theory based on the representation of one-order form is not fully suitable to second-order systems. In this paper,the design problem of natural observers for a class of second-order Lipschitz nonlinear systems is addressed. The proposed natural observer has the same structure as the observed second-order system,which ensures that the derivative of the estimated position is indeed the estimated velocity. In order to reduce conservatism,the estimation error system is reformulated as a linear parameter varying system( LPV) by taking the properties of the Lipschitz nonlinear function into account. Based on the representation,a parameter-dependent Lyapunov function is introduced to analyze the stability of the error dynamics. A sufficient condition for the existence of natural observers is established. The sufficientcondition is expressed as a set of linear matrix inequalities with a tuning parameter. Finally,a numerical example is presented to validate the effectiveness and practicability of the proposed method.

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期刊信息
  • 《广西大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:广西大学
  • 主办单位:广西大学
  • 主编:陈保善
  • 地址:广西南宁市大学路100号广西大学西校区
  • 邮编:530005
  • 邮箱:gxuzrb@gxu.edu.cn
  • 电话:0771-3235713 3232390
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-7445
  • 国内统一刊号:ISSN:45-1071/N
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 全国高校自然科学优秀学报,广西优秀科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),德国数学文摘,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9092