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一类非最小相位系统未知频率正弦干扰的估计与补偿

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一类非最小相位系统未知频率正弦干扰的估计与补偿

作者：马强太原科技大学

学位级别：硕士

非最小相位系统是具有不稳定零动态或内部动态的非线性系统,因其本身固有的非最小相位特性,使得常规非线性控制方法的直接应用受到了限制。因此与最小相位系统相比,非最小相位系统控制的实现更加复杂也更加困难,是控制理论与工程应用中... 详细信息

非最小相位系统是具有不稳定零动态或内部动态的非线性系统,因其本身固有的非最小相位特性,使得常规非线性控制方法的直接应用受到了限制。因此与最小相位系统相比,非最小相位系统控制的实现更加复杂也更加困难,是控制理论与工程应用中具有挑战性的课题之一。对于非最小相位系统,很难给出干扰和可测信息的直接关系,此外,频率的不确定性以及估计值之间的耦合会导致大量冗余参数的运算。当系统的状态不可测,观测器和控制器的独立性会受到影响,传统的观测器方法不易推广到跟踪控制。因此本文对于一类频率未知正弦干扰的非最小相位系统,设计了一个新型的干扰观测器,通过构造辅助滤波器激励出干扰特性,然后设计干扰观测器估计出干扰关键参数,最后基于干扰观测器控制通过调节控制器和观测器参数,可以同时对多源不确定干扰进行补偿和抑制。论文研究工作如下:(1)提出一种分步式观测器设计方法,首先设计一种辅助滤波器和观测器对未知频率正弦干扰参数进行估计,同时给出干扰的等效形式。其次利用估计值构造观测器得到输入干扰状态,从而将这类非线性系统的干扰抵消问题转换为线性系统的观测器设计问题,通过李雅普诺夫定理和数值仿真验证了该方法的有效性。(2)针对一类不确定非最小相位系统,提出了一种正弦干扰的补偿方法,本章所考虑的未建模动态为不确定非线性有界函数,首先构造干扰观测器和动态输出反馈控制器的复合控制系统,然后通过调节控制器和观测器的参数实现了干扰抵消。最后利用李雅普诺夫定理对干扰估计的稳定性进行分析。(3)研究了一类含多源干扰的非最小相位系统,被控系统除了受到未知正弦干扰的影响下,同时还受到有界噪声和未知非线性项的影响。由于干扰抑制和补偿器之间的耦合使得闭环控制系统结构复杂,本文设计非线性干扰观测器可以实现对未知正弦干扰的估计,利用降噪滤波器抑制了噪声对估计频率参数的影响,并且结合动态输出反馈控制器可以实现对于非线性项和有界噪声的抑制,最后通过调节控制器和观测器的参数实现了干扰的抵消。

关键词：非最小相位干扰观测器正弦干扰未知频率非线性项多源干扰

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一种反向递推正弦干扰观测器的设计方法

控制与决策 2021年第2期36卷 403-410页

作者：文新宇王子豪王宝光王丹太原科技大学电子信息工程学院太原030024

在多源干扰环境下,考虑一种基于输出信号的正弦干扰估计方法.引入低通滤波器激励干扰特性,得到一组级联关系的不可测信号,并将其分解为标准正弦虚拟干扰、等价有界干扰以及衰减项;在频率已知条件下,设计辅助滤波器,建立干扰频率与虚拟... 详细信息

在多源干扰环境下,考虑一种基于输出信号的正弦干扰估计方法.引入低通滤波器激励干扰特性,得到一组级联关系的不可测信号,并将其分解为标准正弦虚拟干扰、等价有界干扰以及衰减项;在频率已知条件下,设计辅助滤波器,建立干扰频率与虚拟干扰之间关系,从而将外部正弦扰动表示为关于虚拟干扰的参数形式,利用虚拟干扰的估计值逐次降阶反推输入干扰.该干扰观测器设计方法独立于控制器结构,不需要估计等效干扰状态,可很大程度上降低计算复杂度.当不存在等价有界干扰时,这种反向递推方式可以渐近跟踪正弦干扰.在多源干扰环境下,通过调节辅助滤波器参数可以保证干扰误差动态一致最终有界特性.仿真和实验验证了该干扰观测结构的有效性.

关键词：正弦干扰虚拟干扰低通滤波器辅助滤波器干扰观测器多源干扰

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带正弦干扰的线性时滞系统的次优控制

控制与决策 2004年第5期19卷 529-533页

作者：唐功友赵艳东陈显利中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266071 青岛科技大学信息与控制工程学院山东青岛266042

研究状态变量含有时滞的线性系统在正弦干扰下的前馈反馈次优减振控制问题 .首先构造其解收敛于原时滞系统的无时滞系统序列 ;然后将时滞系统的最优控制问题化为无时滞系统的最优控制序列问题 ;最后通过截取最优控制序列解的有限项 ,得... 详细信息

研究状态变量含有时滞的线性系统在正弦干扰下的前馈反馈次优减振控制问题 .首先构造其解收敛于原时滞系统的无时滞系统序列 ;然后将时滞系统的最优控制问题化为无时滞系统的最优控制序列问题 ;最后通过截取最优控制序列解的有限项 ,得到系统的前馈反馈次优控制律 .仿真结果表明。

关键词：时滞系统正弦干扰最优控制次优控制前馈反馈控制

正弦干扰下时滞系统的状态预测观测器与前馈-反馈预测控制器设计

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青岛海洋大学学报（自然科学版） 2003年第5期33卷 733-739页

作者：唐功友贾晓波张新荣中国海洋大学计算机科学系青岛266003 山东轻工业学院机电工程系济南250100

研究控制变量含有时滞的线性系统在外部正弦干扰下的最优减振预测控制问题。利用系统的控制向量和被控对象的预测输出向量 ,设计了 1种全维状态预测观测器。并将该状态观测器用于时滞控制系统的最优前馈 -反馈预测控制中。频域分析表明 ... 详细信息

研究控制变量含有时滞的线性系统在外部正弦干扰下的最优减振预测控制问题。利用系统的控制向量和被控对象的预测输出向量 ,设计了 1种全维状态预测观测器。并将该状态观测器用于时滞控制系统的最优前馈 -反馈预测控制中。频域分析表明 ,应用该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外 ,从而其优化控制规律完全可以按无时滞系统进行设计。时域分析表明 ,设计的预测控制器对外部正弦干扰有较强的鲁棒性。

关键词：时滞系统正弦干扰预测控制状态观测器最优控制前馈-反馈控制控制器设计

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无角速度测量的受扰挠性航天器姿态稳定控制

宇航学报 2009年第3期30卷 1011-1016页

作者：蔡建王芳张洪华北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术国家级重点实验室北京100190

研究了无角速度测量信息挠性航天器在受到正弦干扰作用下的姿态渐近稳定控制问题。针对挠性航天器,为解决陀螺故障或无陀螺配置情形下无角速度测量的姿态控制问题,同时抑制正弦干扰影响,基于无源性方法和内模原理设计了仅依赖姿态测量... 详细信息

研究了无角速度测量信息挠性航天器在受到正弦干扰作用下的姿态渐近稳定控制问题。针对挠性航天器,为解决陀螺故障或无陀螺配置情形下无角速度测量的姿态控制问题,同时抑制正弦干扰影响,基于无源性方法和内模原理设计了仅依赖姿态测量的动态控制器,利用Lyapunov方法和LaSalle不变原理证明了无扰闭环系统的全局渐近稳定性,并对受扰系统进行了稳态分析,得出了稳定结论。数学仿真表现出所设计的控制律能较好的抑制干扰影响,渐近稳定受扰系统,验证了控制律的有效性。

关键词：挠性航天器无角速度测量无源性内模原理正弦干扰

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超宽带无线电引信抗干扰性能研究

兵工学报 2010年第1期31卷 13-17页

作者：闫岩崔占忠北京理工大学机电工程与控制国家重点实验室北京100081

以信干比增益作为衡量标准来定量研究超宽带(UWB)无线电引信抗噪声和正弦干扰性能。详细推导了存在高斯白噪声和正弦干扰时相关接收的信干比(SIR)增益;得到了影响UWB无线电引信抗干扰能力的信号特征参数;指出了提高其抗干扰性能的措施;... 详细信息

以信干比增益作为衡量标准来定量研究超宽带(UWB)无线电引信抗噪声和正弦干扰性能。详细推导了存在高斯白噪声和正弦干扰时相关接收的信干比(SIR)增益;得到了影响UWB无线电引信抗干扰能力的信号特征参数;指出了提高其抗干扰性能的措施;并进行了仿真计算。仿真结果与理论分析吻合的很好。定量分析与仿真结果表明:超宽带无线电引信具有较强的抗干扰性能;增加调制周期和信号带宽可提高引信抗噪声干扰能力;采用脉冲重复频率捷变技术可提高引信抗正弦干扰能力。

关键词：信息处理技术超宽带无线电引信抗干扰信干比增益噪声干扰正弦干扰

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多通道自适应陷波滤波器组设计及性能分析

哈尔滨工程大学学报 2007年第9期28卷 1030-1035,1051页

作者：付进梁国龙哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

通过对多个单频自适应陷波滤波器的组合,得到了多通道自适应陷波滤波器,推导了其并联和级联结构的传递函数,分析了单通道、并行多通道和串行多通道3种滤波器的工作特性,并比较了它们的滤波性能.仿真结果表明,多通道自适应陷波滤波器既... 详细信息

通过对多个单频自适应陷波滤波器的组合,得到了多通道自适应陷波滤波器,推导了其并联和级联结构的传递函数,分析了单通道、并行多通道和串行多通道3种滤波器的工作特性,并比较了它们的滤波性能.仿真结果表明,多通道自适应陷波滤波器既可有效抑制宽带噪声,又可同时完成对多个不同频率正弦波的提取;增设陷波通道可以去除正弦干扰,避免包络波动.另外,串行多通道陷波滤波器更适合单通道接收的情况,而并行多通道陷波滤波器则适用于多通道接收的场合,具有较大的实用价值.

关键词：多通道自适应陷波滤波器正弦干扰陷波通道 ROC曲线

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基于反向递推干扰观测器的干扰抵消和控制

基于反向递推干扰观测器的干扰抵消和控制

作者：刘齐太原科技大学

学位级别：硕士

正弦干扰是实际控制系统中普遍存在的一种现象,影响到系统控制精度甚至导致系统失稳。提出一种基于输出反馈的干扰抵消和抑制方法,利用辅助滤波器构造虚拟干扰,通过反向递推方式给出干扰频率、虚拟干扰以及实际输入干扰之间的解算关系... 详细信息

正弦干扰是实际控制系统中普遍存在的一种现象,影响到系统控制精度甚至导致系统失稳。提出一种基于输出反馈的干扰抵消和抑制方法,利用辅助滤波器构造虚拟干扰,通过反向递推方式给出干扰频率、虚拟干扰以及实际输入干扰之间的解算关系。在基于干扰观测器的控制(DOBC)结构下调节干扰观测器和反馈控制器参数,通过对复合闭环系统稳定性分析保证受扰系统的控制性能。论文创新性工作如下:(1)考虑了一类带有频率已知正弦干扰的稳定系统。将输入通道中的正弦干扰描述为可建模外部系统,设计反向递推干扰观测器结构,基于输出反馈直接激励出干扰特性,通过分析干扰频率、虚拟扰动、实际输入干扰的关系,避免了对线性矩阵不等式的求解,最终得到干扰估计值并补偿在前馈通道,通过仿真验证该控制策略的可行性;(2)研究了一类带有多源干扰的不稳定系统的复合DOBC与IMC控制。多源干扰包括正弦干扰与未建模动态,分别描述为可建模外部系统与不确定有界函数。针对被控对象中的临界不稳定极点,通过引入预稳定控制器,保证系统内部稳定。依据分离原理,由干扰观测器控制实现对正弦干扰的估计与补偿,由内模控制器抑制未建模动态,保证闭环系统一致最终有界。通过仿真验证了该控制结构的正确性及有效性;(3)将未知频率正弦扰动的估计与抵消引入到基于干扰观测器的控制结构中,进一步扩展反向递推干扰观测器的适用范围。通过引入非线性观测器结构,估计与扰动频率有关的未知常数,理论推导出未知常数与正弦干扰之间的关系,最终实现对频率未知正弦干扰的抵消,保证系统渐近稳定。

关键词：正弦干扰干扰抵消干扰观测器多源干扰

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输出反馈多源干扰的抵消与抑制

输出反馈多源干扰的抵消与抑制

作者：王子豪太原科技大学

学位级别：硕士

针对多源扰动环境,本文设计了基于输出反馈的干扰抵消和抑制方法。利用系统输出信息,构造干扰观测器获得干扰估计值,并在前馈通道进行补偿。通过对闭环系统中观测器参数的调节以及稳定性分析,保证多源扰动环境下控制性能和干扰观测器的... 详细信息

针对多源扰动环境,本文设计了基于输出反馈的干扰抵消和抑制方法。利用系统输出信息,构造干扰观测器获得干扰估计值,并在前馈通道进行补偿。通过对闭环系统中观测器参数的调节以及稳定性分析,保证多源扰动环境下控制性能和干扰观测器的鲁棒性。此外,将该方法推广到一类二阶非最小相位系统,结合标称控制器可以实现干扰的跟踪控制。论文研究工作如下:（1）设计了一种基于反向递推方式的正弦干扰估计方法。引入低通滤波器激励干扰特性,得到一组级联关系的不可测信号,并将其分解为标准正弦虚拟干扰、等价有界干扰以及衰减项;在频率已知条件下,设计辅助滤波器建立频率和虚拟干扰之间关系,逐次降阶反推输入干扰。该设计方法不需要估计干扰状态,并且完全独立于控制器结构。当不存在等价有界干扰时,可以渐近估计正弦干扰,在多源干扰环境下,可以保证误差动态一致最终有界特性。（2）当受控系统存在有规律或者可以建模的有界干扰,比如对常值或慢时变干扰,本文利用带偏置的正弦干扰描述或近似。然后将该干扰等效为三阶可建模外部扰动系统,设计反向递推结构进行估计。通过构造低通滤波器和新型辅助滤波器,利用干扰频率和干扰之间联系重构输入扰动。继而结合李雅普诺夫定理分析该构造方法的稳定性。通过仿真和实验证明了该干扰观测结构的有效性。（3）研究了一类二阶非最小相位系统的干扰估计和补偿问题。由于系统零动态不稳定,无法直接利用反向递推结构估计干扰。因此,首先设计辅助观测器获得干扰信息。然后基于干扰频率、系统参数以及干扰之间关系,利用辅助观测器输出信号及其导数构造干扰合成器估计外部可建模周期干扰。该方法充分利用系统信息,在有界噪声条件下具有较强的鲁棒性。

关键词：正弦干扰偏置多源干扰干扰观测器反向递推