线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计与仿真
赵 瑾1,2, 顾幸生1, 申忠宇2
(1.华东理工大学自动化研究所,上海200237;2.南京师范大学电气与自动化工程学院,南京210042)
摘要:在研究线性不确定系统一类滑模观测器的基础上,应用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计了一种新颖的鲁棒滑模观测器;并提出优化滑模策略,给出严格论证,保证对系统不确定性以及外界干扰具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使设计的观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;同时给出鲁棒滑模观测器的线性反馈矩阵和非线性反馈矩阵计算算法;通过仿真实例验证所设计的鲁棒滑模观测器的有效性。
关键词:滑模策略;滑模观测器;鲁棒性
中图分类号:TP13文献标识码:A
状态观测器的研究已经取得了很大的发展,但仍有许多问题有待解决,特别对实际系统中普遍存在非线性/不确定性如何增加观测器的鲁棒性的研究[1~3]。滑模观测器作为状态观测器的一种形式一直受到广泛的关注,如Walcott和Zak[4]利用变结构系统技术设计观测器,产生指数衰减误差,并对系统中的非线性/不确定性具有鲁棒性,但没有给出滑模观测器的系数矩阵的显式方式;而Edwards等[5~6]在Walcott-Zak观测器等设计思想的基础上利用规范化处理等方法进行滑模观测器设计,给出滑模观测器增益矩阵的显式,设计过程过于繁琐。因此滑模观测器设计的理论研究以及实际应用仍然是活跃的领域。
本文在Edwards的滑模观测器设计基础上,利用奇异值分解技术研究不确定因素满足匹配条件下线性不确定系统的鲁棒滑模观测器设计问题,提出一种新的优化滑模策略,保证对系统的不确定性因素以及外界干扰等具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;通过仿真实例验证所设计的鲁棒滑模观测器的有效性。
1 系统描述
5 结 论
针对线性不确定系统,本文利用奇异值分解技术对系统进行降阶处理,设计出一种新颖的鲁棒滑模观测器;给出了该观测器的优化滑模策略,保证对系统的不确定性因素以及外界干扰等具有鲁棒性;采用Lyapunov函数作为稳定观测器的判别条件,使观测器一致收敛,状态估计达到预期的指标;通过仿真验证了方法的有效性和可靠性。
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