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文档简介
1、动力学与控制学报论文格式样例(简称“样例” )第11卷第 3期2013年9月动力学与控制学报Vol. 11 No.31672-6553/2013 /11( 3)/284 -5JOURNAL OF DYNAMICS CONTROLMar. 2013期刊刊号 /出刊年号 / 卷号(期号) / 论文起始页码 -总页数页面设计: 纸张为 A4 纸,页边距上下各 1.8 厘米,左右各 2 厘米;页眉和页脚分别距边界 1.7 厘米和 1.8厘米;请将“奇偶页不同”和“首页不同”的前面选框中分别打上”.空三行, 11.5 号字大小,单倍行距Lurie 广义系统基于观测器的控制器设计论文题目 :20 号字,汉
2、字为黑* Roman(以下简称 TNR),单倍体,英语为 Time New作者 :字体仿宋小四号字, 多个作者之间用两个半角空格间开; 不同单位作行距;者用右上角数字加以区分,如:“张三1 李四 2 王五 3”;只有一个相周正 ?基金项目在题目最后加 “ * ”.同单位的作者, 不需标数字; 通讯作者在右上角加符号 ”?”,如本样列所示。段前 0.5 行,行距为固定值22 磅.(63817 部队,西昌 615606)单位 :多个单位按顺序书写,标上相应序号,如“1.”等, ,并分别加上小括号 ,字体为 8 号宋体,数字用 Time New Roman,单空一行, 单倍行距 , 段前 1磅倍行距
3、 .如: (1.中南大学物理与电子学院,长沙410083)( 2.文中(包括中英文北京工业大学机电学院,北京100124)摘要 研究了 Lurie 广义系统基于状态观测器的控制器设计问题.通过使用 Lyapunov 稳定性理论,线性矩摘要,正文)句号均用半角“ .”,阵不等式方法,分别给出了状态反馈控制器和观测器的设计方法,并建立了分离原理,进而得到了基于观不用全角“。”测器的控制器设计方法 .所得结论对广义系统理论本身的发展和实际应用都有非常重要的意义.最后给出了仿真实例 .“摘要” 和“关键词” 为黑体 小五号字, 其余为宋体小五号字, 行距为最小值 15.5 磅;逗号均用全角摘要居中,宽
4、度为如图所示的 146mm ,或 45 个汉字, 90 个英语字符 .“,”,不用半角关键词 Lurie 广义系统 ( LDS),观测器,控制器,“,”。DOI : 10.6052/1672-6553-2013-025冒号、分号等也用146mm全角符号。空一行,五号字,段后 10 磅,行距为最小什 24 磅引言小标题以“引言”开始,以后编号,小四黑体;段前段后各0.5 行,行距为最小值 16 磅;标题数字用 TNR 字体.随着科学技术的发展和大型工程技术的需要, 20 世纪70 年代人们提出了比正常系统应用更为广泛的广义系统,它大量应用在电力、航天、经济、生物等许多实际的系统模型中1 .近年来
5、,非线性广义系统的研究引起了很多关注.Lurie 广义系统是一类典型的非线性广义系统,许多非线性Lyapunov 函数,线性矩阵不等式(LMI)正文分两栏,宋体5 号字,各栏 21 个字.器的控制器设计问题 .分别给出了状态反馈控制器和观测器的设计方法, 并建立了分离原理, 进而解决了基于观测器的控制器设计问题以及相关的控制问题 .将进一步揭示非线性广义系统的本质与特征 . 因此,本文对广义系统的发展具有重要的理论意义和学术价值 .1 问题描述引出式子的句子可用“:”等恰当的符号.物理系统可以表示成Lurie广义系统的结构形式,即一个线性系统和一个满足扇形条件的非线性单元的反馈连接.自从 19
6、44 年 Lurie 系统的绝对稳定2 条文献性问题提出以来, 受到了广泛的关注, 形成了相对格式如:2-5 . 参考文献引用方式两种箭头所指两种 .2, 3;3独立的理论体系条以上格近年来非线性系统观测器及控制器的设计是式如:非常活跃的研究领域, 取得了丰硕的成果: 文献 62-4介绍了自适应状态观测器在非线性系统的自适应输出调节器设计中的应用;文献7 给出了一类具有非线性输出系统的观测器的设计方法;文献8提出了一种非线性微分代数系统观测器的设计方法;文献 9 对一类非线性系统观测器的设计进行了研究,设计过程没有涉及到任何方程的分解.研究 Lurie 广义系统的控制器设计问题对于进一步完善广
7、义系统理论和揭示非线性广义系统的本质特征都具有非常重要的意义 .本文研究研究了Lurie 广义系统基于状态观测所有段落考虑如下 LDS :加大括号中的公式后的开始以及单列公式ExAx Bu公式编号置中 .前面空 4yCx个英语字(1)符.u( y)列举的式子之间用“,”,不用“、”其中 ,ARn n , BRn m , CRm n , rank (E) r .( y) 是 一 个 时 不 变 且 充 分 光 滑 的 函 数 , 满 足i (0)=0 以及:公式中使用正体或斜体, 严格按照作者提供的排版。作者需自行确认无误。0i ( ya )i ( yb )1,2, ,m ,yaybki , i
8、ya , ybRm, yayb(2)记 K0diag (k1, k2 , km ) 0 .当公式和文字混用时,将段落设置中的“如果定义了网格,则对齐到引理 1如果存在矩阵PR n n 满足:网格 (W)”之前的方框中的 去掉.公理/ 定ET PPT E0 ,理/引理当公式和文字混用时,将公式打断/算例等TTTK 0T到下页时,请注意刻读性。加粗.A P PA CP B0K 0T CBT P2I则 LDS(1) 是强绝对稳定的10.2006-09-02 收到第 1 稿, 2007-03-21 收到修改稿 .注:在第 1 页最后字符处插入分页符* 国家自然科学基金(60904009)?通讯作者 E
9、-mail: cejgteng)285动力学与控制学报2013 年第 11 卷由 (2)可得, 0i ( yi ) yiki ,i1,2, , m 从而:TT1PEEP101T (K 0 y) 0注:每页前面与页眉P T(ABK )T( AB K)P1c由 y Cx ,可得:间须空一行 .1221110TCP11(B1 B2F )T2ITT K 0CxK0(3)其中, c11P1TCTK 0(B1B2F) .引理 2 对任意 x 0 满足:公式对齐:在“视图”中将标尺前面选项打,然后将鼠标移至公式令 11,KP1Y,则上面两式等价于:TTK 0Cx与编号之间 ( 两者之间除必要的标PX1点符号
10、外不要插入空格 ),在标尺数TT若: V ( x)0X EEX0(11)字下面的灰色带上单击左键, 出现TTTT(1)XB2AX B2Y d11制表符 , 双击制表符 , 将对齐方式设则系统 (1)是强绝对稳定的11.置为右对齐 , 然后再次将鼠标移至A Y0 (12)KT(B1B2F )T2I公式与编号之间,按一次Tab 键,0 CX2 主要结果公式自动右对齐其中, d11XTCTK0B1B2F .考虑如下广义系统:则定理 1得证 .Ex(t)Ax (t ) B1( y)B2u(t )(4)对系统 (4-5)设计全维状态观测器如下:y Cx, Ex(0) Ex0(5)Ex?(t)Ax?(t)
11、B1( y?)B2 u(t)?L( y y)其中, x(t)Rn 是系统的 n 维状态变量, u(t)Rmy?Cx?, Ex?(0)Ex?0(13)是输入, E, ARn n ,且 rank ( E)r n ,(14)其中,矩阵 LRnm 是需要设计的部分 .Rm n ,并且B1, B2Rn m , C( ) : RmRm 是连续函定义状态估计误差为:数,满足 (2) 式 .ex?,设计如下控制器:x记:uKx (t )F( y)代入 (4)式可得如下闭环系统:Ex(t)( AB2K ) x(t)(B1定理 1 若存在矩阵:XRn n , YR m n , FR m mB2 F ) ( y)
12、(6)( e)( y)( y?)由 (2) 式可知(e) 满足:( )K0 Ce,e Rne亦即满足不等式:T( )( )T(), e Rn(15)eee K Ce满足:XTETEX0X T ATYTB2TAXB2YTTa12(7)0 (8)0由 (4) 式及 (13)式可得误差方程为:Ee( A LC )e B1 (e)(16)由引理 1给出定理 2,证明从略 .K0 CX(B1B2F)其中, a12X T C T K 0B1B2 F .2I定理 2若存在矩阵 P2 Rn n Z Rn n满足:(4)-(5) 强绝对稳定 .行列式和矩阵尽量排ETP2TE0 (17)则存在控制器使系统在单栏,
13、较大的矩阵,P2证明:由引理1 可知,系统(6)强绝对可稳将定较长的表达式用的e11CTK 0T一个充分条件是存在矩阵P1满足:元素表示,如箭头所TP2 B10(18)示 .TET P1P1T E0(9)K 0CB1P2P2T A2ITTAkCTK 0P1T其中, e11AT P2CTZ ZTC .AkP1P1Bk0则对于系统(4)存在一个形如 (13)式的全维状态观K 0T CBk T P12IBBBF .即:测器 .其中, LP2T Z T 可以保证估计误差是以其中, AAB K ,k2指数收敛的 .k11由于公式较长,后面(A B2K )TP1T基于控制器的观测器闭环系统:无法排公式编号
14、,编P1( A B2 K ) b120Ex Ax B1 ( y) B2uTC(B1B2F )TP12I号另起一行编排,如K 0?箭头所示 .(10)B1L( yP1T (B1Ex(t )Ax(t )( y) B2uy)其中, b12CT K0B2F) .uKx? F ( y?)对(9)式左乘 P1T右乘 P11, 对 (10)式 左 乘yCxTT由ex?,(e)( y)( y?)可得:?x e .P ,I右乘,则上两式等价于:HxxH d i a g1第 3 期周正: Lurie 广义系统基于观测器的控制器设计286“表”的英文用表题为小五号黑体, 对应英语为小五号TNR;表题“Table”,
15、不用 Tab.”表 1例 1与前文内容间距设为段前0.5 行(表题在第一行除悬置元件刚度优化结果外),表题文字行间距为1.4 倍行距。TTTTx P1 ( AB2K )x P1 B2 KeTable 1 Results of mounting stiffnessMV (20)eT K T B2T P1xTCxxTC T K0图前或表后unit: N/mmkxkykz当一个表示T K 0与正文文字1#stiffness of left mount103.172129.648161.948式或方程式2TxTT(B1B2F )T(B1之间分别在2# stiffness of right mount1
16、00.937129.648161.948需要断开P1正文段落中TT T3# stiffness of rear mount100.937129.648161.948时,一般在设置段后或112记号 +-B2 F ) Pxx P B F段前 0.5 倍行TFTBT1TT221间距 .定理 3若定理1 以及定理 2 中的线性矩阵不等式或/后断开,P xx P B FTTTTT均满足 , 故此基于观测器的控制器可以使系统(19)而在下一行1e P2 ( A LC )不重复这一F B2 Px稳定 .( A LC )T P eeT P T B记号。VTTT,2211TTTTx P ( A B K ) (
17、A B2 K ) P x另,“=”一B1P2ee C K0(19)12般不单独放T在行尾。xP1T B2 KP1T B2 KP1T B2 BxP1T A (A B2K)T P1MKT B2TP(A B2K)T P0(A B2K)T PeFTB2TPP1T (A B2K)h33(A B2K)T PeK TC2T P0h43P1T (A B2K)所有表格为三线表,中间细线为表 2例 1 频率与解耦度计算结果0.25 磅,上下两条粗线为1.0 磅;表中文字为 6号字,行间距为 1.25Table 2Results of frequency and decoupling degree倍行距;表中只能出
18、现英文、 数字及公式,数字需要上下小数点对XYZRXRZ1RZ2RZ3RZ4RYRT齐。Preset frequency(HZ)6.57.58.510.1131313131113Calculated frequency(HZ) 6.787.788.709.7112.812.812.812.811.412.8Energy distribution(%)96.698.497.410.097.597.097.097.094.05.0xTPTB Kxh11h12TB2 F12P1h212I00e K T B2T P10h33h34eF TB2T P10h432 I其中:h11P1T(A B2K) (A
19、 B2K)T P1 ,hC T K0PT(B B F),12112h21K 0TC (B1B2F)T P1,h33TP2 (A LC) (A LC)T P2,h34(CT K0P2T B1) ,h43(K0TC B1T P2)显然, 定理 1 和定理2 可以分别保证10 , 20 ,对于充分大的0 ,可知: V (19)0 .容易验证 EV2 0 ,U2T E0.其中,r Rr r 是对角正定矩阵 .根据文献 11 的结果, Y1Y2 .其中,Y1 X Rn n X T E TEX ,Y2 X P1ETV2S P1Rn n ,PPT , S R( n r ) n.11于是,在不增加保守性的前提
20、下,定理 1的条件可以分别归结为如下算法:图前面文字与图间距,上文文字最后一行设置为段后0.5 行.由引理 2 知,系统 (19)是强绝对稳定的.图按照“图 1,图 2 ” 来排序, 不使用“图3 仿真算例1-1,图 1-2 图 2-1,图 2-2 ”来排序图中只能出现英语和数字说明,不能出现汉字。字体大小使其与图形相协调为宜;所有文字必须清晰。首先研究定理的不等式条件的求解问题.令 UU 1U 2和 VV1V2 是正交矩图 1 ADAMS-Matlab 联合仿真模型EUr0V T所有图题为六号宋体和TNR;行间Fig.1 The model of ADAMS-Matlab co-simula
21、tion阵,满足:.距为 1.5 倍行距; 图题与下面正文00间距设置为段后 0.5 行。3.1算法“图”的英文用“ Fig.”287动力学与控制学报2013年第11卷状态反馈控制器设计算法:显然有 UVI ,即:寻找矩阵:1000P1Rn n , P10 ,U10 10 0S R( n r ) n, Y Rm nm m, U 2,, F R0 01 0满足:0001T1T2T1000T3T40100其中:V1V2,.T1TATT TTYTT0 01 0EP1S V2AB2 +0001AP1 ETAV2 SB2Y ,由状态反馈控制器设计算法可得:T2T3T ,F- 64.0944- 8.784
22、9,T3TTTTFTT1.76372.7842,K 0 CP1EK 0CV2 S B1B2由观测器设计算法可得可行性问题分析如图所示T42I .闭环系统稳定 .其中, KY (P1ETV2S) 1.注释: LMI 的可行性问题 .LMI 的可行性问题可以用内点法等全局收敛的算法进行求解.因此,上述算法都是收敛的 .由文献 11 ,观测器设计算法设计为寻找矩阵.X Rn n , X0, S R( n r ) n , Z R m n .满足:WW1W2W3W4其中:W1AT (XE U 2S) (XE U 2S)T A+C T ZZTC ,图 2时滞神经元群模型W2TW3,Fig.2 The ti
23、me-delay neural mass modelW3K0TC B1T (XE U2S) ,4 小结W42I .其中, L( XEU2S) TZT.本文已经考虑了Lurie 广义系统基于状态观3.2 算例测器的控制器设计问题,根据Lurie 广义系统已有40003020的结论,给出了状态反馈控制器和观测器的设计方E01000391法 .证明了分离原理,进而得到了基于观测器的控000, A200,制器设计方法 .证明过程中没有使用模型变换,降01低了结果的保守性.值得说明的是,文中的结果都00000203是以线性矩阵不等式的形式给出的,很容易进行数T10100.因此,线性矩阵1值求解,但其一般
24、只是充分条件B120, B210,C40不等式的可解性问题是需要进一步研究的内容.00101,“参考文献” 为小四号黑体, 字间102090距设置为加宽 6 磅,置中;与前后参考 文献文间距设置为段前段后各1 行.1( y)2 sin y3y ,1 DaiL.SingularControlSystems. NewYork :50K 0.Springer-VeRlag , 1989052 Gao H J,Chen T W ,Lam J. A new delay system approach参考文献中英语单词一行不能排完,需要将单词用“ -”打断。“ (in Chinese) ”第 3 期周正:
25、 Lurie 广义系统基于观测器的控制器设计288参考文献中的中文姓名格式如下 :Zhang S Y(张三一 )to network-based control. Automatica,2008, 44(1): 3952.3Zhang W A ,Yu L. Output feedback stabilization of net-w-orked control systems with packet dropout. IEEE Transac-参考文献中,页码之间用“”符号连接 tions on Automatic Control, 2007, 52(9): 170517104 王炜,王珏 .
26、一类具有扇区非线性的时变时滞系统的绝对稳 定性 . 动力学 与控制学 报, 2011 , 9(2) : 158 161(Wang W, Wang J. Absolute stability for a class of time-varying delay systems with sector-bounded nonlinearity. Journal of Dynamics and Control , 2011,9(2):158 161(in Chinese)5 Han Q L ,Yue D. Absolute期刊名称的stability英文部分用of斜Lurie体字 systems wi
27、th time-varying delay. IET Control Theory and Applications, 2007, 1(3) :854 8596 Delli ,Priscoli F ,Marconi L ,et al. Adaptive observers as nonlinear internal models. System&Control letters,2006, 55(13) :6406497 Andreas J, Alexander M. An observer for systems with n-onlinear output map. Automatic ,2
28、003,39(14) :9099188 Jan A,Erik F. An observer for nonlinear differential alge-braic system. Automatic , 2006, 42(12):959 9659 Farza M,Msaad M , Rossignol L. Observer design for aclass of MIMOnonlinear systems. Automatic , 2004,40(14):135中文143文献需翻译成英文,且末尾加10杨春雨 . 若干类非线性广义系统的稳定性分析与设计.沈阳:东北大学, 2009 ( Y
29、ang C Y. Stability analysis and design for some classes of nonlinear descriptor systems. Shenyang: Northeastern University ,2009 (in Chinese) )11 Yang C Y ,Zhang Q L ,Zhou L N. Strongly absolute stabi-lity problem of descriptor systems. Informatica ,2007, 18(2):305 320专著的文献,必须写上“出版地”英语标题与前文间距为参考文献中文
30、字为6 号字,中文为宋体, 英语为 TNR;参考文献为中文必须在后面加上相对应的英语对照;如参考文献的10 所示,行间距为单倍行距;注意,在进行行距设置时,应将“如果定义了网空两行 4 号字,行间距设置为最小值 16 磅。格,则对齐到网格”前面的方框内打“”。关于参考文献的其它说明,详见参考文献说明。OBSERVER BASED CONTROLLER DESIGN英语标题文字为 4 号字,且均为大写,行间FOR LURIE DESCRIPTOR SYSTEMS距设置为固定值 24 磅。名字拼音,姓在前,名在后,姓与名首字母大写,其余小写。小四号字TNR 字体。如:张三丰,写为:Zhang Sa
31、nfengZhou Zheng有多个作者的, 通讯作者后要加符号“ ?” ;只有 1 个作者的, 可以不加。姓名与英语题目间空小四号字一行,(Xichang Satellite Launch Center , Xichang 615606,China )单倍行距, 应将 “如果定义了网格,则对齐到网格”前面的方框内打“”。单位为五号 NTR斜体,首字母大写,内容为:“具体单位 ,城市名 邮编,China”。若有几个单位,则在具体单位前加上序号,如: (1.School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China)( 2.Beijing Univers
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