【摘 要】
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切换系统作为一类重要的混杂系统,吸引了越来越多的关注。目前,切换系统的状态观测与估计问题是研究该类系统的一个重要方向,一方面由于科技水平及经济制约等原因,系统输出量
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切换系统作为一类重要的混杂系统,吸引了越来越多的关注。目前,切换系统的状态观测与估计问题是研究该类系统的一个重要方向,一方面由于科技水平及经济制约等原因,系统输出量的维数总小于系统的状态量,导致系统的测量信息不完整;另一方面实际系统控制方法的设计、建模辨识等都需要对系统未知的状态量进行估计,因此本论文将着重研究一类线性切换系统的状态估计问题,主要内容如下:针对切换时刻及每一时刻激活的子系统未知,且子系统间的状态矩阵差为满秩情况的切换系统,采用ALIEN代数逼近法,研究并改进了含有两个子系统的自治型切换系统的状态估计法,提高了状态估计的精度,降低了运算的复杂度。首先,针对未知的切换时刻,采用含有冲击函数的模型,利用光滑函数和卷积消除初值与微分对系统的影响,得到切换时刻的代数表达式;接着在此基础上,推导出该时刻激活的子系统,利用现有方法对其进行状态估计;最后,通过数值算例,编写Matlab模拟仿真程序验证该方法的有效性和精确性。在含有两个子系统的切换系统状态估计法的基础上,推导含有多个子系统的切换系统所需的估计器数目,并研究设计了相应的状态估计法。首先,采用ALIEN方法在多个估计器并行工作下,得到仅含已知或可测量信号的切换时刻的表达式;在此基础上,设计含有多个子系统的切换系统的状态估计法;最后,通过数值算例,运用Matlab仿真验证了该方法具有速度快,成本低,精度高的优点。针对子系统间状态矩阵差为不满秩,且子系统动态性能未知的情况,为该类切换系统设计了相应的代数状态估计法。基于ALIEN方法及相关的数学工具,推导了状态矩阵差不满秩的切换系统切换时刻代数表达式,根据已估计的子系统动态性能对系统状态进行估计。通过数值算例,基于Matlab仿真验证了该方法的可行性和有效性。
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