含未知扰动的奇异线性系统观测器设计与扰动抑制

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作为实际中广泛存在的一类特殊系统,奇异系统具有一些与普通系统相异的特性。这些特性使得很多正常系统的理论研究不完全适用于该类系统,所以奇异系统的研究是一项必要且重要的工作。系统中出现未知的扰动的情况在现实中是极为普遍的,所以带未知扰动的奇异系统的研究有着重要的意义。本文首先提出了一种较为简单的带未知扰动的奇异线性系统的全阶观测器的设计方法。考虑一般的可描述为多项式的扰动,在系统可观测的基础上,将积分项引入观测器中,使观测器可以不断的自我调节,最终达到良好的观测性能。正弦扰动是一种常见的扰动,常常出现在许多工程领域中。所以本文选取维数已知,但频率、幅值和相位未知的正弦外部扰动作为抑制的对象,设计出能够使得系统全局渐进稳定的反馈控制器。我们首先针对扰动与输入控制器相匹配的系统,设计了一个状态反馈控制器以满足闭环系统的性能。在设计状态控制器的过程中,我们先设计使不带扰动的系统稳定的线性控制器,之后引入内模原理和自适应控制方法得到扰动估计部分,结合两者获得最终的控制器。控制器的两个部分,前者承担了使系统稳定的功能,而后者则抑制了扰动对系统控制的影响。实际上,大多系统的扰动项与输入控制器并不匹配,且系统状态并不总是可测的。所以,我们研究了更为一般的系统和输出反馈控制。首先,在设计输出反馈的过程中,降阶的观测器被用于估计未知的状态。然后,我们结合观测器与状态反馈得到了系统的输出反馈控制。最后,我们用理论证明了控制器的可靠性,并且用仿真的例子验证了控制器的优良性能。
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