基于二阶滑模观测器的非线性动态系统故障估计

胡正高; 赵国荣; 马合宝; 周大旺; 徐壮

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.005

摘要

研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模观测器实现了故障估计.为方便观测器设计,通过坐标变换分离出系统的可测状态;采用Lyapunov泛函与线性矩阵不等式设计观测器,并证明了观测误差动态系统的稳定性,进而得到了执行器故障的渐近估计.所提方法只需观测器与系统的输出信息,实现了故障的在线估计.通过一个液压传动系统的仿真分析验证了所提方法的有效性.

关键词： 故障估计, 非线性动态系统, Takagi-Sugeno模糊模型, 二阶滑模观测器, Lyapunov泛函

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胡正高 , 赵国荣 , 马合宝 , 周大旺 , 徐壮 . 基于二阶滑模观测器的非线性动态系统故障估计[J]. 上海交通大学学报, 2015 , 49(11) : 1618 -1624 . DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2015.11.005

Abstract

研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模观测器实现了故障估计.为方便观测器设计,通过坐标变换分离出系统的可测状态;采用Lyapunov泛函与线性矩阵不等式设计观测器,并证明了观测误差动态系统的稳定性,进而得到了执行器故障的渐近估计.所提方法只需观测器与系统的输出信息,实现了故障的在线估计.通过一个液压传动系统的仿真分析验证了所提方法的有效性.

Key words： 故障估计, 非线性动态系统, Takagi-Sugeno模糊模型, 二阶滑模观测器, Lyapunov泛函

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