基于小车位置的起重机吊重系统扩张状态观测器设计

为了获取起重机吊重系统状态变量的估计信息,全维重构系统状态空间,通过坐标变换,将起重机吊重系统转换为等效的标准积分串联型系统,以惟一测量的小车位置信息作为输入,针对起重机吊重积分串联型系统设计扩张状态观测器,并将起重机吊重系统复杂的建模动态、外部干扰等因素扩张成新的状态变量.将观测器状态变量通过坐标反变换获得起重机吊重系统的估计状态向量,实现系统状态空间的重构.仿真实验表明:各状态变量误差收敛时间不超过0.2s;当连续幂次函数的线性区间长度范围为(0,0.01]时,观测器能有效地重构系统状态空间;观测器对系统参数的变化具有良好的鲁棒性.

起重机吊重系统鲁棒滑模观测器设计

为了实现起重机吊重系统状态变量的观测,设计起重机吊重系统鲁棒滑模状态观测器,利用便于测量的小车位置信息或小车位置与速度信息,通过合理选取滑模参数矩阵和观测器增益参数矩阵,使观测器动力学矩阵是Hurwitz矩阵,不仅可以使观测器渐近地估计出全部系统状态变量,而且观测器对系统的外界有界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明:当选择小车位置信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约1.5s时渐近地趋于零;当选择小车位置和速度信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约3.5s时渐近地趋于零;观测器不仅对系统模型中的非线性不确定项具有鲁棒性,而且对不同形式的小车驱动力具有良好的适应性。