基于辅助输出构造的未知输入观测器设计

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1、2013年3月第39卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2013V01．39No．3基于辅助输出构造的未知输入观测器设计朱芳来王昆韩冬(同济大学电子与信息工程学院，上=海201804)摘要：研究了观测器匹配条件不满足之前提下，状态和未知输入同时估计的未知输入观测器的设计方法．基于可测输出相对于未知输入的相关度的概念，给出了可以满足匹配条件的辅助输出的构造方法．考虑了一种高阶滑模观测器，根据原系统的可测输出不仅能给出辅助输出、还能给出其微分在有限时间内的精确估计．基于辅助输出，提出一种

2、能对状态渐近估计的降维观测器设计方法．基于状态和辅助输出之微分的估计，提出了一种未知输入的重构方法，该方法具有不必用到系统微分信息的优点．最后通过一仿真实验验证方法的可行性．关键词：观测器匹配条件；未知输入观测器；高阶滑模观测器中图分类号：TP13文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)03-0349-06UnknowninputobserverdesignbasedonauxiliaryoutputsZhuFanglaiWangKunHanDong(CollegeofElectronicandInformationEngineering，TongjiUniversity，Sh

3、anghai201804，China)Abstract：Adesignmethodofunknowninputobserverwhichisabletoestimatesimultaneouslythesys—ternstatesandtheunknowninputswasproposedwhentheobservermatchingconditionisnotsatisfied．Basedontheconceptofrelativedegreewithrespecttounknowninput，theauxiliaryoutputsweredesignedSOthatthenewly-co

4、nstructedoutputequationcanmeetthematchingcondition．Ahigh—orderslidingmodeobserverwasconsideredtogettheexactestimatesofboththeauxiliaryoutputsandtheirderivativesinafinitetimebasedonthesystemmeasuredoutputs．Thenareduced·orderobserverwhichcanasymptoticallytracktherealstatesofthesystemwasconstructed．Ak

5、indofunknowninputreconstructionmethodbasedonboththestateandtheauxiliaryoutputderivativeestimateswasdeveloped．Noneofsystemdifferentialinformationhasbeenuseddi—rectlywhentheunknowninputswasreconstructed．ThesimulationresultstoasystemshowthattheproposedmethodiSeffective．Keywords：observermatchingconditi

6、on；unknown·inputobserver；higher—ordersliding—modeobserver在现代控制理论中，输入未知情况下的系统状态观测是很重要的问题之一．比如说，在机械工具的应用中，工具施加的切割力很难测量(或者是虽然可测，但是代价太高)．如果把切割力作为机械工具系统的控制输入，构建一个可以同时估计系统状态和该未知输入的观测器是非常有用的，这样的观测器称之为未知输入观测器(UIO，UnknownInputObserver)．未知输入观测器在某些其他应用领域也有很多的应用，如基于观测器的故障诊断，基于观测器的混沌同步的保密通讯等．未知输入观测器设计的早期工作可以追溯到

7、上世纪70年代。1。2j，文献[3—5]提出了直接设计未知输入线性系统的全维和降维观测器的方法，文献[5]给出了观测器存在的充要条件．文献[6]给出收稿日期：2012-03-13；网络出版时间：2012—10-1910：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20】21019．1054．002．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(61074009)；高等