单边lipschitz观测器及其在机械系统中控制设计

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1、■ＩＴＰ２４！中阁分类号：筆学校代码；１０８５６Ｉ二Ｉ学号：Ｍ０１０２１３１３９Ｉ－＇－；＇古碱：ｔ学位论文，Ｍａｓｌ：ｅｒｓＴｈｅｓｉｓＩ单边Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ观测器及其在机械■论文题目系统信峨计圓棚电子工程专业作者姓名指导教师＾完成日期２〇ｉｓ年Ｉ２月Ｉ上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，。除文中己经注明引用的内容外本论文不包含任何其他

2、个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名曰期；／年月＾上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密□，

3、在年解密后适用本授权书。＿＿本学位论文属于不備＂＂（请在Ｗ上方框内巧Ｖ）ｆ＾学位论文作者签名；指导教师签名：＾曰期：＞５＾／年月曰期：＞／居年）月曰ｊ中图分类号：学校代码：10856学号：M010213139上海工程技术大学硕士学位论文单边Lipschitz观测器及其在机械系统中控制设计作者姓名：谢宏阳指导教师：章伟专业：机械电子工程学院：机械工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2015年12月评阅人：苏厚胜（教授）、黄立新（教授）答辩委员会主席：赵曙光（教授）成员：宋芳（副教授）、苏圣超（副教授）U

4、niversityCode：10856StudentID:M010213139OBSERVERDESIGNFORONE-SIDEDLIPSCHITZNONLINEARSYSTEMSANDITSAPPLICATIONINMECHANICALSYSTEMSCandidate:XieHongyangSupervisor:ZhangWeiMajor:MechatronicengineeringCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShang

5、hai,P.R.ChinaDecember,2015单边Lipschitz观测器及其在机械系统中控制设计摘要状态反馈是现代控制理论研究中各种综合问题如镇定、解耦控制、无静差跟踪以及二次型最优控制得以实现的主要手段之一。然而，实际应用中状态往往不易直接量测，或者受制于经济上或物理上的限制，难以获得系统的全部状态。动态系统的状态通常需要利用系统的输入和输出信息来重构，即设计所谓的状态观测器，从而借助重构的状态来实现状态反馈。状态观测器设计问题是控制系统设计中的核心问题之一，它不仅具有重要的理论研究意义，也可为系统状态监测、故障检测与

6、隔离、混沌同步设计等工程实际问题提供有效的解决方案。工程实际中的大多数物理系统，包括很多机械控制系统，本质上是非线性的，甚至是奇异的，因而针对非线性奇异系统的状态估计问题是亟待解决的重要问题之一。这些系统一般满足全局或局部Lipschitz非线性条件，但现有文献中针对Lipschitz非线性系统的观测器设计方案通常仅适用于Lipschitz常数较小的情形。本文在已有Lipschitz观测器设计的基础上，引入保守性更低的单边Lipschitz条件，并考虑外部扰动等不确定因素的影响，研究单边Lipschitz非线性奇异系统的全维和降

7、维状态观测器设计方法及其在机械控制系统中的应用。此外，研究了基于单边Lipschitz非线性观测器的单连杆柔性机械臂系统控制设计方案。本文共有六章，主要研究内容归纳如下：(1)针对存在外界干扰和参数不确定性的连续时间Lipschitz非线性奇异系统，基于Lyapunov稳定性理论设计了保守性更低的H非线性观测器，建立了易于检验的线性矩阵不等式型观测器存在性充分条件；(2)在单边Lipschitz非线性框架下，应用矩阵不等式方法和奇异系统理论，设计了离散时间单边Lipschitz非线性奇异系统的全维和降维观测器，并考虑了其在机械

8、系统中的应用；(3)基于单边Lipschitz非线性观测器和矩阵不等式技术，利用重构的系统状态实现了单边Lipschitz非线性系统的控制设计，并利用单连杆柔性机械臂系统进行了仿真分析。本文中所提出的非线性观测器设计方案和基于观测器的控制设计方案，均利用Scil