非線性微分—代數(shù)子系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì).pdf

1、目錄目錄鍵?IAbstract?Illn^m?v第一M緒論?11.1微分代數(shù)子系統(tǒng)簡(jiǎn)介?11.1.1微分代數(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介?1U.2微分代數(shù)了系統(tǒng)簡(jiǎn)介?21.2微分代數(shù)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀?91.3微分代數(shù)系統(tǒng)觀測(cè)器硏究現(xiàn)狀?101.4論文研究的主要內(nèi)容和1:作安排?11第二草預(yù)備知識(shí)?132.1Lyapunov穩(wěn)定性?132.1.1非線性O(shè)DE系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性定義?132.1.2非線性O(shè)DE系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)?142.1

2、.3非線性DAE系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性定義?152.1.4非線性DAE系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性判裾?162.2非線性DAE系統(tǒng)的相乂定義和定理?16第三章SISO非線性DAE了系統(tǒng)的觀測(cè)器設(shè)計(jì)?183.1系統(tǒng)的描述?183.2初始化SISO非線性DAEr系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)?203.2.1初始化高增益非線性DAE了系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)?203.2.2數(shù)值仿真算例?223.3非初始化S1SO非線性DAE7系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)汁?253.3.1非初始

3、化高增益非線性DAE了系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)i十?253.3.2仿真算例?283.4本章小結(jié)?32第四^MIMO非線性DAE子系統(tǒng)的觀測(cè)器設(shè)計(jì)?334.1系統(tǒng)的描述和問題的提出?334.2初始化M1MO非線性DAE子系統(tǒng)的觀測(cè)器的設(shè)計(jì)?354.2.1初始化MIMO非線性DAE子系統(tǒng)的觀測(cè)器的設(shè)計(jì)?354.2.2仿真算例?37摘要摘要微分代數(shù)系統(tǒng)又稱為奇異系統(tǒng)、廣義系統(tǒng)和描述系統(tǒng)等，在機(jī)器人、電網(wǎng)絡(luò)分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)i十等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。已有研

4、究大多將被控對(duì)象視為孤立系統(tǒng)，即不考慮外部對(duì)于被控系統(tǒng)的影響，且大多控制器的設(shè)計(jì)均基于狀態(tài)反饋來進(jìn)行。然而許多實(shí)際被控對(duì)象與系統(tǒng)外部存在互相影響和相互約束，受大系統(tǒng)其余部分產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)輸入變量的影響，是大系統(tǒng)中的一個(gè)非線性微分代數(shù)子系統(tǒng)，且僅有輸出信號(hào)可用于反饋控制設(shè)計(jì)。因此，非線性微分代數(shù)子系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)問題研究顯得尤為重要。鑒于此，本文首先針對(duì)一類特殊的非線性微分代數(shù)方程子系統(tǒng)：指數(shù)1和關(guān)聯(lián)輸入可測(cè)，研究其狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。許多實(shí)際

5、系統(tǒng)如電力系統(tǒng)元件都屬于本文所研究的此類非線性微分代數(shù)子系統(tǒng)范疇。本文主要內(nèi)容概括如下：1.?首先研究了單輸入單輸出非線性微分代數(shù)方程子系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題，分別給出了初始化和非初始化觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方案，對(duì)其進(jìn)行模型建立，公式理論推導(dǎo)，仿真分析，使其觀測(cè)誤差漸近收斂于零。(1)?初始化觀測(cè)器通過一個(gè)微分同胚，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)模型的等價(jià)轉(zhuǎn)換。在等價(jià)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用非線性微分代數(shù)方程子系統(tǒng)指數(shù)1和關(guān)聯(lián)輸入變量本地可測(cè)的特性，研究了觀測(cè)器設(shè)i十的問題

6、，使得觀測(cè)器的觀測(cè)狀態(tài)誤差漸近收斂于零。初始化觀測(cè)器需觀測(cè)器的初始狀態(tài)滿足代數(shù)約束方程。(2)?非初始化觀測(cè)器通過一個(gè)微分同胚，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)模型的等價(jià)轉(zhuǎn)換。在等價(jià)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使得系統(tǒng)滿足Lipschitz非線性條件，利用非線性微分代數(shù)方程子系統(tǒng)指數(shù)1和關(guān)聯(lián)輸入變景本地可測(cè)的特性，研究了非初始化觀測(cè)器的設(shè)計(jì)問題，使得觀測(cè)器的觀測(cè)狀態(tài)誤差漸近收斂于零。非初始化觀測(cè)器不需要觀測(cè)器的初始狀態(tài)受限于代數(shù)方程。2.?對(duì)上述研究成果進(jìn)行了推廣，研究了

7、多輸入多輸出非線性微分代數(shù)方程子系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)汁問題，分別給出了初始化和非初始化觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方案，對(duì)其進(jìn)行模型建立，公式理論推3，仿真分析，使其觀測(cè)誤差漸近收斂于零。(1)?初始化觀測(cè)器通過系統(tǒng)的一個(gè)微分同胚，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的等價(jià)轉(zhuǎn)換。在等價(jià)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究了觀測(cè)器設(shè)計(jì)的問題。對(duì)于任意的有界輸入《，利用Lipschitz非線性條件、Lyapunov穩(wěn)定性定理非線性微分代數(shù)系統(tǒng)特性，使得觀測(cè)器的觀測(cè)狀態(tài)誤差漸近收斂于零。初始化觀測(cè)器需觀測(cè)器的初