一种含扰动项的非线性系统执行器故障估计方法

现代控制系统的安全性与可靠性是各领域研究的热点之一,系统故障诊断与估计的方法越来越引起人们的重视。针对一类含有外部扰动的非线性系统,研究了系统执行器故障估计问题。通过设计一种增广系统观测器对原系统中的执行器故障进行估计;考虑到系统中的非线性扰动项,利用线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器存在的充分条件并保证误差系统渐近稳定。同时,通过设定性能指标减少了外部扰动对执行器故障估计的影响;通过数值算例验证了执行器故障估计方法的有效性,表明该估计方法能够较好的对系统中的执行器故障进行鲁棒估计。

欠驱动桥式吊车系统的非线性扩张状态观测器设计

桥式吊车系统受到外部干扰会影响系统的整体性能,且小车速度、负载摆角角速度、绳长变化速度在工程实际中难以测量。为了获取这些变量的估计信息,以便进行闭环控制,针对变绳长桥式吊车系统设计了一种非线性扩张状态观测器。该观测器将桥式吊车系统的参数摄动和外部干扰等扰动因素扩张成新状态,利用小车位置、负载摆角和绳长信息进行状态重构,在线实时估计小车速度、负载摆角角速度、绳长变化速度以及扰动等状态信息,并对给出的非线性扩张状态观测器进行了稳定性证明。Matlab仿真结果表明,各状态变量均能在0.3 s左右得到收敛。与线性扩张状态观测器相比,非线性扩张状态观测器能够获得更小峰值的观测结果。

机械臂的改进型递归滑模动态面抗扰控制

针对机械臂关节运动的轨迹跟踪控制问题,研究了一种改进的递归滑模动态面抗扰控制方法。该方法考虑到机械臂系统存在的外部干扰,设计了一种基于非线性光滑函数的非线性扩张状态观测器(NLESO),对外部干扰进行估计并前馈至系统控制输出进行补偿;基于NLESO构造递归滑模动态面的控制策略,利用反双曲正弦函数和幂次函数构造一种新的非线性增益函数设计改进型动态面控制律。该方法避免了反推法存在的"微分爆炸"问题,有效解决了传统动态面控制存在的控制精度与动态品质之间的矛盾问题,基于Lyapunov理论方法分析证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法响应速度快、控制精度高、抗扰能力强,抑制了滑模的抖振问题。