1.基于非光滑观测器的含有死区和迟滞的复合三明治系统状态估计方法,其特征在于包含如下步骤:步骤1:利用关键项分离原则和切换函数,由简单到复杂,借鉴已构建的带死区、带间隙和带迟滞三明治系统非光滑状态空间方程,构建能准确描述含有死区和迟滞的复合三明治系统的非光滑状态空间方程;
步骤2:根据步骤1构建的复合非光滑三明治状态空间方程,当系统满足观测器的存在性条件时,构造能随复合非光滑三明治系统工作区间变化而自动切换的非光滑状态估计观测器,并给出相应非光滑状态估计观测器的存在条件和收敛性定理。
2.根据权利要求1所述的基于非光滑观测器的含有死区和迟滞的复合三明治系统状态估计方法,其特征在于,所述步骤1包括如下步骤:(1)含有死区和迟滞的复合三明治系统的前段线性环节L1(.),如式(1)所示:含有死区和迟滞的复合三明治系统的后端线性环节L2(.),如式(2)所示:(2)死区和迟滞的建模
死区环节DZ的输入输出之间的数学模型,如式(3)所示:迟滞的输入输出关系的数学模型,如式(4)所示:
其中,
1×1 1×1 1×1
其中, yi∈R , u∈R ,vi∈R ,i=
1,2,x1i和x2i分别代表前段线性环节和后端线性环节的第i个状态变量; 是状态
1×1
转移矩阵, 是输入矩阵,yi∈R 是输出变量,ni表示第i个线性子系统的维数,u∈R1×1是输入变量,v1∈R1×1是迟滞的输入变量同时也是死区的输出变量,v2∈R1×1是迟滞的输出变量。zi(k)是第i个间隙的输出,wi是第i个间隙在构成迟滞中所占的权重,Bi(□)是单个间隙的输入输出函数,n用来构建迟滞的间隙的个数;m1b是间隙的斜率,m1d是死区的斜率;D1b是间隙的宽度,D1d是死区的宽度。
3.根据权利要求1-2之一所述的基于非光滑观测器的含有死区和迟滞的复合三明治系统状态估计方法,其特征在于,所述步骤2包括如下步骤:(1)构造该系统的非光滑观测器,根据式(1),(2),(3)和(4),构造含有死区和迟滞的复合三明治系统的状态观测器如下:其中,
其中, 是反馈矩阵;
(2)给定式(5)观测器的存在条件和收敛性定理:
设定系统满足如下条件:
条件1状态变量x是有界的,即 ||x(k)||m≤xb,xb≥0;其中|| ||m表示m范数,xb表示状态变量的最大边界值;
条件2观测器的初始误差是有界的,即||e(1)||m≤eb,eb≥0;eb表示观测器初始误差的最大边界值;
条件3前段线性子系统的转移矩阵A1的特征值都在单位圆内;
定理:对于满足以上三个假设条件的含有死区和间隙的复合三明治系统,可以构造如式(5)所示的观测器对该系统进行状态估计,如果选择观测器的反馈矩阵K2,使得(A2-K2C22)的特征值均在单位圆内,那么式(5)所示的观测器的估计误差最终会收敛到零,其中,A2表示后端线性系统的转移矩阵,K2表示后端线性系统的反馈矩阵,C22表示后端线性系统的输出矩阵。