我是靠谱客的博主 仁爱宝马,这篇文章主要介绍simulink降维观测器设计_学习笔记:降阶ESO设计,现在分享给大家,希望可以做个参考。

1. 针对一般的非线性系统:

我们将非线性和扰动项

扩张为第三个状态变量
,就可以得到

一般的未降维的扩张状态观测器(ESO)可以设计为

其中,
分别为状态
的估计值,
分别为自定函数。

然而(3)式中的状态值

没有必要估计,在后续的控制器设计中可以直接获得,因此可以将一般的扩张状态观测器降维,可以得到降维的扩张状态观测器(RESO)

其中,

分别为状态值
的估计值。

2. 下面进行推导,RESO是怎么得来的,推导过程参考了下面这篇文章。

K.0k:串讲:观测器(Observer):降阶观测器RO​zhuanlan.zhihu.com

由于

已知,根据下面的线性ESO

其中,

分别为状态值
的估计值。

可以得到降阶后的线性ESO

由系统的状态空间方程(1)可知

,带入式(6),可得

由于(7)式中存在

,上面那篇知乎文章中提到了两种方法求解
,第一种是差分法进行求解,但是精度较差,第二种是采取间接的方法,这里我们采用间接法,继续推导。

我们将(7)式重新整理,将

移至等式左边,得到

我们引入新的变量

,令
,那么(8)式就变成

由于

进一步将(9)式构造如下

从而完成对降阶线性ESO的构造。

3. 降阶扩张状态观测器的稳定性证明

定义观测误差变量

,由(2)式和(6)式可以得到观测误差的状态空间矩阵如下

令
,可以得到

其中,

,
。

根据ISS稳定性定理,只要

是赫尔维兹矩阵,即
的特征值均在左半平面,且扰动项
是有界的,那么系统(12)就是稳定的,且是稳定在一个域内。当扰动趋近于0时,观测误差趋近于0。证毕

最后

以上就是仁爱宝马最近收集整理的关于simulink降维观测器设计_学习笔记:降阶ESO设计的全部内容,更多相关simulink降维观测器设计_学习笔记内容请搜索靠谱客的其他文章。

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