1.一种基于未知输入观测器的离散切换系统的鲁棒故障估计方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:将原离散切换系统的状态向量和故障向量整合为增广系统的状态向量,得到增广系统;所述离散切换系统为:
其中, 是状态向量, 是已知输入向量, 是可测输出向量,是高斯白噪声, 是未知输入向量, 是可测噪声向量, 是故障向量,αi表示切换信号,N表示i的取值上界,即离散切换系统中子系统的个数;i表示第i个子系统被激活,t表示时刻、nx、nu、ny、nd、nw、nv、nf分别为x(t)、u(t)、y(t)、d(t)、ω(t)、υ(t)、f(t)对应向量的维数;Ai,Bi,Ci,Ddi,Dυi,F1i,F2i是具有适当维数的矩阵,矩阵Ddi是满秩的;
步骤2:基于P半径技术,设计一个未知输入观测器来估计步骤1中增广系统的状态和故障;所述未知输入观测器为:
其中, 表示 的估计, 是观测器的输出,是观测器增益矩阵,初始状态估计 表示矩阵Ai,Bi,Ci与零矩阵构成的新矩阵, 表示为状态向量x(t)和故障f(t)的增广向量构造成的新状态向量:所述未知输入观测器的误差系统为:定义 由离散切换系统和未知输入观测器则有e(0)∈Ω0=<0,H0>,其中,H0表示初始状态时状态估计误差的上界,Ω0表示初始状态时状态估计误差的区间范围,为了该问题的设计目标,作以下假设:所以误差系统为:
若 则误差系统可写成:
其中,
步骤3:给出假设条件,并利用线性矩阵不等式技术和Schur补引理对观测器进行求解,具体过程如下:
定理1:对于给定的标量0<γ<1,矩阵Ji,Ri,如果存在一个正定矩阵P,以及矩阵Wi和Gi,使得以下的优化条件可以被求解:则误差系统便是有界稳定的,此时观测器增益矩阵步骤4:对故障估计误差进行分析。
2.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的离散切换系统的鲁棒故障估计方法,其特征在于,所述步骤1中状态和故障的增广向量构造为:则所述增广系统为:
其中,
3.根据权利要求1所述的基于未知输入观测器的离散切换系统的鲁棒故障估计方法,其特征在于,所述步骤4中对故障估计误差进行分析,过程如下:对于误差系统,在初始状态、系统扰动和被测噪声均属于相应带域的假设下,则有:其中, 表示闵可夫斯基的总和,Ωt+1表示t+1时刻对应的状态估计误差的区间范围,表示t时刻对应的未知输入向量ω(t), 表示t时刻对应的可测噪声向量υ(t),j、k表示开始结束的位置,从j=0开始,到k‑1结束;Ω0表示初始状态时状态估计误差的区间范围。