一类具有采样输出的非线性系统的连续离散自适应观测器

本文的主题是研究一类具有采样输出的非线性系统的连续离散自适应观测器设计。该研究针对的系统具有未知的常参数和采样的输出测量值。设计的观测器是基于脉冲动态形式，配有采样间隔预测器，当无法获得输出时观测器的状态会连续流动；当有测量样本时，会使用一个纠正项来更新观测器的状态。在合理的持续激励条件下，通过一个技术引理推导出了采样间隔的上界，这个上界可以确保观测器状态和未知参数的收敛性。文章最后通过一个单连杆柔性关节机器人操作器的例子，展示了所提观测器的有效性。该研究涉及的关键技术关键词包括：非线性系统、连续离散自适应观测器、采样输出测量、持续激励以及未知参数等。 在研究背景中，观测器设计对于工程应用至关重要，例如在跟踪、导航、安全通信和多智能体系统中。由于在实践中测量状态变量的困难或不可能，因此估计非线性系统状态的观测器设计问题在过去几十年中吸引了大量关注。在这一研究领域，已经有许多努力被用于开发非线性系统的观测器设计方法。特别是对于具有未知参数的非线性系统，自适应观测器被用来同时估计状态和未知参数。但是，现有的研究结果常常假设系统输出是连续测量的。然而，在许多实际应用中，由于使用数字传感器来测量信号，输出的测量并非连续的。 基于上述问题，本研究提出了一种具有采样输出的非线性系统的连续离散自适应观测器设计。该设计主要关注如何在输出不连续时，仍能对系统的状态进行准确估计。这种设计思路在当前技术文献中较为少见，因为在实际应用中遇到的问题往往更加复杂，这使得连续时间自适应观测器设计面临挑战。而离散时间系统在数字信号处理中则更为常见，因此，设计一个能够同时处理连续和离散问题的观测器显得非常有必要。 文章中提到的关键技术之一是采样输出测量，这与传统的连续时间观测器设计方法不同。在数字传感器和控制系统的应用中，由于硬件的限制，通常无法连续测量系统的输出。相反，输出信号是通过数字传感器以一定的采样率进行采样测量，这就要求观测器设计需要能够处理离散的输出数据。 文章还提到了“持续激励”这一概念，它是指一个输入信号在足够长的时间内提供充分变化的激励。这个条件对于确保自适应观测器能够正确估计出系统的状态和未知参数至关重要。因为在实际系统中，如果输入信号不具有持续激励的特性，可能会导致观测器参数的估计误差不断累积，从而无法获得准确的系统状态估计。 文章中提到的另一个技术点是自适应观测器的设计，该设计可以估计出未知参数。在很多实际应用中，系统的参数并非事先已知，如模型的参数不确定或者发生改变。通过自适应观测器设计，可以在不需要对系统进行精确建模的情况下，实时地调整观测器的参数，以便获得更好的状态估计性能。 文章提出的研究工作不仅具有理论价值，为自适应观测器设计提供了新的思路，也具有明显的实际应用前景。它为处理实际中遇到的非线性系统参数估计问题提供了一种有效的方法，尤其适用于需要使用数字传感器进行信号采集的场合。通过本研究，我们有望在信号处理、自动控制、机器人技术和通信系统等领域得到更准确的系统状态估计，从而提高系统的整体性能。