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广义线性系统基于PI观测器鲁棒极点配置分离原理

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吴爱国[1,2] 段广仁[1,2]

[1]哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,黑龙江哈尔滨150001 [2]哈尔滨工业大学深圳研究生院信息与控制研究中心,深圳518055

应用数学
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国际标准刊号:ISSN 1001-9847
国内统一刊号:CN 42-1184

摘  要:

对广义线性系统提出了基于全维比例-积分观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理.基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实:与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度,与观测器系统相同的闭环系统.极点具有和观测器系统极点相同的极点灵敏度.于是基于全维PI观测器的状态反馈控制器的具有最小灵敏度的鲁棒极点配置可以通过求解两个分开的鲁棒状态反馈极点配置问题实现.[著者文摘]

设计时可以适当地选取这些自由度使得闭环系统的特征值相对于开环系统矩阵元素的摄动尽可能不敏感.这就是所谓的鲁棒极点配置问题,这类问题在正常线性系统和广义线性系统都受到了学者的关注,所用的控制器有状态反馈,静态输出反馈,动态补偿器[引,状态一导数反馈[ 等.另外,当状态不能测得或者很难得到时,一种可行的方法就是基于观测器的状态反馈.众所周知,当系统不受摄动时存在分离原理,即整个闭环系统的极点由状态反馈控制系统的极点和观测器极点构成,观测器和控制器可以分开设计.但是,一般说来,当考虑系统的不确定性时,鲁棒极点配置是不存在分离原理的.但文E51和E61分别指出,对于特定的极点灵敏度指标,正常线性系统和广义线性系统基于全维状态观测器的鲁棒极点配置存在类似的分离原理.

文章出处:

《应用数学》-2007年20卷4期 -771-776页

Mathematica Applicata

分 类 号:

TP273

文献标识码:

A

文章编号:

1001-9847(2007)04-0771-06

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[参考文献]

Separation Principle for Robust Pole Assignment Based on PI Observers in Descriptor Linear Systems

WU Ai-guo , DUAN Guang-ren ( Center for Control Theory and Guidance Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China; Information and Control Research Center, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, China)

Abstract:

A separation principle for robust pole assignment in the full-order proportionalintegral (PI) observer-based control system designs is proposed for descriptor linear systems. It reveals that the two facts:the closed-loop poles which are identical with those in the state feedback control system have the same sensitivities with respect to the perturbation parameters in the open-loop system coefficient matrices as those in the state feedback control system;the closed-loop poles which are identical with those in the observer system have the same sensitivities with respect to the perturbation parameters in the open-loop system coefficient matrices as those in the observer system. Thus, pole assignment with minimum sensitivities in a descriptor linear system using a full-order PI observer-based state feedback controller can be easily realized by solving two separate state feedback robust pole assignment problems.[著者文摘]

Key words:

Descriptor linear systems ; Robust pole assignment ; Separation principle

收稿日期: 2007-04-17

基金资助:

国家自然科学基金资助项目(60374024)

作者简介:

吴爱国,男,汉,湖北人,博士,研究方向:广义线性系统理论,鲁棒控制与估计.

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