Bộ quan sát trạng thái bền vững H_2 cho hệ thống phi tuyến với thông số thay đổi: áp dụng cho mô hình robot khớp linh hoạt một liên kết
Tóm tắt: 298
| 
PDF: 207 
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
Từ khóa:
Bộ quan sát trạng thái bền vững H_2
Bất phương trình ma trận tuyến tính
lớp đối tượng phi tuyến với thông số thay đổi
phương pháp đa diện
Robot khớp linh hoạt
Tóm tắt
Bài báo trình bày kết quả thiết kế bộ quan sát trạng thái bền vững cho một lớp đối tượng phi tuyến thỏa mãn được điều kiện Lipschitz, có thông số thay đổi theo thời gian, thông qua phương pháp đa diện. Phương pháp đề xuất nhằm tối thiểu hóa tác động của nhiễu lên sai số ước lượng, đồng thời so sánh hiệu suất với bộ quan sát Với phân tích ổn định dựa trên hàm Lyapunov toàn phương, bài toán thiết kế được biểu diễn dưới dạng một hệ bất phương trình ma trận tuyến tính (Linear Matrix Inequality - LMI), đảm bảo sự ổn định bền vững và tốc độ hội tụ nhanh. Kết quả mô phỏng trên mô hình robot khớp linh hoạt một liên kết cho thấy bộ quan sát theo tiêu chuẩn đạt độ chính xác cao và khả năng chống nhiễu tốt, từ đó có thể đánh giá được hiệu quả của phương pháp đề xuất.
Tài liệu tham khảo
-
[1] E. Kalman, "A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems”, ASME. J. Basic Eng., vol. 82, no.1, pp. 35-45, 1960 https://doi.org/10.1115/1.3662552.
[2] E. Kalman and R. S. Bucy, "New Results in Linear Filtering and Prediction Theory”, ASME. J. Basic Eng., vol. 83, no. 1, pp. 95-108, 1961. https://doi.org/10.1115/1.3658902
[3] G. Luenberger, “Observing the state of a linear system”, IEEE Transactions on military electronics, vol. 8, no. 2, pp. 74-80, 1964.
[4] T. Phong, S. Olivier, and L. Dugard, “A nonlinear parameter varying observer for real‐time damper force estimation of an automotive electro‐rheological suspension system”, International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 31, no. 17, pp. 8183-8205, 2021. https://doi.org/10.1002/rnc.5583
[5] Wang, R. Rajamani, and D. M. Bevly, “Observer design for parameter varying differentiable nonlinear systems, with application to slip angle estimation”, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 62, no. 4, pp. 1940-1945, 2016. DOI: 10.1109 /TAC.2016.2587385
[6] Raissi, D. Efimov, and A. Zolghadri, “Interval state estimation for a class of nonlinear systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 57, no. 1, pp. 260-265, 2011. DOI: 10.1109 /TAC.2011.2164820
[7] P. Ha and H. Trinh, “State and input simultaneous estimation for a class of nonlinear systems”, Automatica, vol. 40, no. 10, pp. 1779-1785, 2004. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2004.05.012
[8] Zemouche and M. Boutayeb, “On LMI conditions to design observers for Lipschitz nonlinear systems”, Automatica, vol. 49,
no. 2, pp. 585–591, 2013. 10.1016/j.automatica.2012.11.029
[9] Raghavan and J. Hedrick, “Observer design for a class of nonlinear systems”, International Journal of Control, vol. 59, no. 2, pp. 515-528, 1994. https://doi.org/10.1080/00207179408923090
[10] Mohite, M. Alma, and A. Zemouche, “Observer-Based Stabilization of Lipschitz Nonlinear Systems by Using a New Matrix-Multiplier Based LMI Approach” IEEE Control Systems Letters, vol. 7, p. 3723-3728, 2023. 10.1109/LCSYS.2023.3341549
[11] G. Q. Bao, P. T. Phong, and O. Sename, “Multi-objective Grid-based Lipschitz NLPV PI Observer for Damper Fault Estimation”, IFAC-PapersOnLine, Vol. 55, Issue 6, pp. 163-168, 2022. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.123
[12] M. Hung, D. Koenig, and D. Theilliol, “Robust H∞ proportional-integral observer-based controller for uncertain LPV system”, Journal of the Franklin Institute, vol. 357, no. 4, pp. 2099-2130, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2019.11.053
[13] Koenig and S. Mammar, “Design of proportional-integral observer for unknown input descriptor systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 47, no. 12, pp. 2057-2062, 2002. DOI: 10.1109/TAC.2002.805675
[14] P. Komachali, M. Shafiee, and M. Darouach, “Design of unknown input fractional order proportional–integral observer for fractional order singular systems with application to actuator fault diagnosis”, IET Control Theory and Applications, vol. 13, no. 14, pp. 2163-2172, 2019. doi.org/10.1049/iet-cta.2018.5712
[15] D. Duong, H. T. Duong, and Y. S. Suh, “Walking monitoring for users of standard and front-wheel walkers”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 66, no. 12, pp. 3289-3298, 2017. DOI: 10.1109/TIM.2017.2745058
[16] D. Duong and D. Q. Vinh, “Combining inertial sensors and a distance sensor in foot motion estimation”, VCCA 2019, 2019.
[17] P. T. Phong, Sename, and L. Dugard, “Design and Experimental Validation of an H∞ Observer for Vehicle Damper Force Estimation”, IFAC-PapersOnLine, vol. 52, no. 5, pp. 673-678, 2019. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.09.107
[18] P. T. Phong, Sename, and L. Dugard, “LPV force observer design and experimental validation from a dynamical semi-active ER damper model”, IFAC-PapersOnLine, vol. 52, no. 17, 2019, pp. 60-65. 10.1016/j.ifacol.2019.11.027
[19] T. Phong, T. G. Q. Bao, O. Sename, P. T. T. Van, H. Dung, and N. Q. Dinh, “Real-time Damper Force Estimation for Automotive Suspension: A Generalized H2/LPV Approach”, Periodica Polytechnica Transportation Engineering, vol. 50, no. 4, pp. 309-317, 2022. https://doi.org/10.3311/PPtr.20076
[20] T. Phong, O. Sename, and L. Dugard, “Unified H∞ Observer for a Class of Nonlinear Lipschitz Systems: application to a real ER Automotive Suspension”, IEEE Control Systems Letters, vol. 3, no. 4, pp. 817-822, 2019. DOI: 10.1109/LCSYS.2019.2919813
[21] M. Morato, O. Sename, L. Dugard, and N. M Quan, “Fault estimation for automotive electro-rheological dampers: LPV-based observer approach”. Control Engineering Practice, vol. 85, pp.11-22, 2019. DOI: 10.1016/j.conengprac.2019.01.005
[22] Koenig, “Unknown input proportional multiple-integral observer design for linear descriptor systems: application to state and fault estimation”, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 50, no. 2, pp. 212-217, 2005. DOI: 10.1109/TAC.2004.841889
[23] Boyd, L. E. Ghaoui, E. Feron, and V. Balakrishnan, “Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory”, SIAM, vol. 15, Philadelphia, PA, 1994.
[24] Briat, Linear parameter-varying and time-delay systems, Analysis, observation, filtering and control, Springer, 2014.
[25] Shengya, M. Fanwei, Z. Fan, L. Qi, Z. Yu, and A. Zemouche, “Observer design method for nonlinear generalized systems with nonlinear algebraic constraints with applications”, Automatica, Vol. 162, no 12, pp. 111512, 2024. DOI 10.1016/j.automatica.2024.111512
[26] H. Dung, P.T. Phong, P. T. T. Van, P. D. Duong, and D. Q. Thien, “Steady state observer H∞ for Lipschitz nonlinear systems with variable parameters: gridding method”, The University of Danang - Journal of Science and Technology, vol. 20, no. 11.2, pp. 26-32, 2022.
Xem thêm
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
May 31, 2025
Download
Cách trích dẫn
Thoại, V. K., P. T. Phong, và L. T. Dũng. “Bộ Quan sát trạng thái bền vững H_2 Cho hệ thống Phi tuyến với thông số Thay đổi: áp dụng Cho Mô hình Robot khớp Linh hoạt một Liên kết”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 5A, Tháng Năm 2025, tr 1-6, doi:10.31130/ud-jst.2025.069.
