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《具有未知输入干扰的比例积分观测器的改进设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2004年6月沈阳工业学院学报Vol.23No.2第23卷第2期JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYJun.2004文章编号:1003-1251(2004)02-0022-05具有未知输入干扰的比例积分观测器的改进设计王占山,刘寅生(沈阳理工大学应用技术学院信息工程系,辽宁沈阳110045)摘要:提出对未知输入干扰采用比例积分的估计方法.该观测器不仅包含误差估计的比例和积分回路,而且在未知输入干扰的估计中增加了比例环节,实现了状态估计,加速和改善了对未知输入干扰的估计效果.同时引入H∞跟踪性能指标,给出了观测器的设计过程,得到了估计误差的
2、上界,并且该估计误差的上界与所设计的待定参数无关.最后通过仿真实例证明了本文方法的有效性.关键词:比例积分观测器;未知输入干扰;线性矩阵不等式;H∞跟踪性能;干扰估计中图分类号:V249文献标识码:A对于存在未知输入干扰时的状态估计问题,状‖Ûf(t)‖Ff0;A、B、C、Fa、Fs是系统已知的具有[1,2]态观测器的设计方法已得到了人们的关注,但适当维数的系数矩阵,且Fa和Fs列满秩,(AC)可对状态及未知输入干扰的复合观测器的研究却不观测,f0和f1是已知的常数.多见.由于比例积分观测器(PIO)中引入了积分项,文献[3,8]中所设计的比例积分观测器如下不但能对系统的状态进
3、行估计,而且也能同时得到·^^x(t)=A^x(t)+Bu(t)+Kp(y(t)-^y(t))+Faf(t)对系统未知输入干扰的估计,所以PIO在近几年得·[3～8]^f(t)=K(y(t)-^y(t))到了重视.文献[4～7]是在输出通道没有干扰I的情况进行的观测器设计,而文献[3,8]考虑了输^^y(t)=C^x(t)+Fsf(t)出通道存在干扰的情况,并采用PIO进行状态估计(2)和实现对未知输入干扰的积分估计,因而更具有一其中,^x(t)是估计状态,KP是观测器的增益矩阵,般性.但上述文献所设计的观测器都要求未知输入KI是干扰估计的积分系数.干扰是常值或是缓慢变化的,对
4、于快时变的未知输在上述的积分观测器中,由于对未知输入干扰入干扰具有较差的估计效果,因此,本文提出用比采用的是积分估计的,所以,对慢时变的干扰信号例积分的方法来实现对未知输入干扰的估计,同时,引入H[9]有较好的估计效果,而对于快时变的信号则性能降∞跟踪性能指标,从而增强干扰估计的效果.最后通过对阶跃、斜坡和正弦等干扰情况低.为使积分观测器也能对快时变信号有较好的估进行仿真来说明本文方法的有效性.计效果,现在干扰估计中增加比例环节,得到如下形式的积分观测器·^1问题描述^x(t)=A^x(t)+Bu(t)+Kp(y(t)-^y(t))+Faf(t)·^·f(t)=KI(y(t)-
5、^y(t))+Kv(Ûy(t)-^y(t))考虑如下线性定常连续时间系统Ûx(t)=Ax(t)+Bu(t)+Faf(t)^y(t)=C^x(t)+Fs^f(t)(1)y(t)=Cx(t)+Fsf(t)(3)np其中x(t)∈R是系统状态,u(t)∈R是系其中^x(t)、KP、KI同上,Kv是干扰估计的比例系qm统控制输入,y(t)∈R是系统输出,f(t)∈R数.表示未知输入干扰,且满足‖f(t)‖Ff1和2改进的比例积分观测器设计收稿日期:2004-03-29作者简介:王占山(1971—),男,辽宁抚顺人,讲师,工学硕士1定义状态观测误差e(t)=^x(t)-x(t),干扰第2
6、期王占山等:具有未知输入干扰的比例积分观测器的改进设计·23·TT估计误差ef=^f(t)-f(t),则[KIFs+KvC(Fa-KPFs)](QS)+Is(13)2TÛe(t)=(A-KPC)e(t)+(Fa-KPFs)ef(4)et1ee=∫()dt,ef0efef·t^·21TÛef=f-f=‖Ûf‖=∫(ÛfÛf)dt,Ie,Is和I1为适当维数的单位0-(KIC+KvC(A-KPC)e-矩阵.(KvC(Fa-KPFs)+KIFs)ef-eTe证明:取Lyapunov函数为V=P1,KvFsÛef-·f(5)efef则沿着误差系统(5)的轨迹求导得进而TT·eee(I+
7、KvFs)Ûef=-(KIC+KyC(A-KPC))e-V=ATP1+P1A+2P1BÛfefefefefefef(KvC(Fa-KPFs)+KIFs)ef-·f(6)(14)假设I+KvFs非奇异,Tt1ee-1(T则S=(I+KvFs)存在,这样有定义性能指标J=∫-γÛfÛf)dt,则0efefÛef=-S(KIC+KvC(A-KPC))e-Tt1eeT·t1·S(KvC(Fa-KPFS)+KIFS)ef-SÛf)(7)J=∫(-γÛfÛf+V)dt-∫Vdt0efef0从而Tt1ee
