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状态观测器是通过系统状态重构途径解决状态不能直接测量问题,在控制工程实践中有着重要的应用,也是控制理论领域一个重要研究课题.本文研究了连续时间控制系统的脉冲观测器的设计问题,包括了线性系统的函数观测器、Lipschitz非线性时滞系统全阶脉冲观测器以及线性系统的有限时间函数观测器的设计问题.同传统的连续时间观测器相比,本文所提出的脉冲观测器只在离散的时刻更新观测器状态,从而减少了系统测量信息的传输总量,降低了带宽的使用.
本文结构如下:
第1章,重点介绍了脉冲系统和观测器的研究背景与进展.最后简要介绍了本文的主要研究工作.
第2章,研究了线性连续时间系统的脉冲函数观测器的设计问题.首先,通过引入了分段可微Lyapunov函数,基于线性矩阵不等式,建立了具有可变更新区间的误差系统指数稳定的充分条件.在稳定性结果的基础上,给出了脉冲函数观测器设计算法.作为所得结果的推论,我们还得到了线性系统脉冲全阶观测器新的存在条件.最后,给出数值例子验证结果的有效性.
第3章,对一类Lipschitz非线性时滞系统提出了脉冲观测器的设计问题.当时滞为有界变时滞时,引入分段可微的Lyapunov函数分析误差系统的稳定性;当时滞可微且导数小于1时,引入分段可微的Lyapunov泛函分析误差系统的稳定性.在稳定性结果的基础上,基于线性矩阵不等式,给出了脉冲全阶观测器的存在条件和设计方法.最后通过一组数值例子验证了结果的有效性.
第4章,研究了线性连续时间系统的有限时间脉冲函数观测器的设计问题.通过分析误差系统的性态,给出了有限时间脉冲函数观测器的设计方法.最后,给出数值例子验证了结果的有效性.
最后,总结了本文的方法和结果,并指出了值得进一步研究的若干问题.