具有死区的三明治系统状态的软测量及其应用

本文研究的是具有死区的三明治系统的状态软测量及其应用。首先需要明确几个关键词汇：死区、三明治系统、软测量、状态估计和鲁棒观测器。死区，通常指系统中的一个非平滑非线性特性，广泛存在于各种电机、机械转换系统、液压系统以及机电一体化系统中。死区并不独立存在，而是与其他部分相连接。例如，在直流电机伺服系统中，直流电机可以被视为前部线性子系统，而电机的负载可以被视为后部线性子系统，直流电机的死区嵌入在这些动态线性部分之间，形成所谓的带死区的三明治结构。 软测量，是一种不直接测量过程变量，而是通过其他可测量的变量来间接估计该过程变量的技术。软测量技术在工业过程中非常实用，尤其适用于直接测量困难或者无法实现的场合。软测量技术可以帮助我们估计那些难以直接测量的系统状态变量，从而对系统进行监控和控制。本文中所提及的软测量是针对带死区的三明治系统进行的状态估计。 鲁棒观测器设计是为了克服系统中存在的各种不确定性和干扰。在带死区的三明治系统中，由于死区特性以及系统本身的复杂性，可能导致常规观测器无法准确地估计系统状态。因此，文章提出了一种新颖的非光滑观测器来处理这一问题，并给出了非光滑观测器的收敛性定理及其证明。通过实验验证了该非光滑观测器的有效性，并与传统方法进行了对比分析。 本文还提出了鲁棒观测器，以进一步提高状态估计的精确度和鲁棒性。通过实验设备上鲁棒观测器与传统非鲁棒观测器的状态估计结果对比，说明了提出鲁棒观测器的必要性。鲁棒观测器能够在存在干扰和参数变化的情况下，提供更加稳定和准确的系统状态估计。 鲁棒观测器的设计是本文的重点，其核心是增强观测器在面对模型误差、噪声干扰和系统参数变化时的适应性和稳定性。为了实现这一点，鲁棒观测器可能采用了先进的滤波算法，如卡尔曼滤波、H∞滤波或者自适应滤波等。这些算法能够在一定程度上对不确定性和噪声进行抑制，保证观测器输出的稳定性。 研究论文中还提到了一种方法，即在非光滑观测器的设计中运用了特定的理论和技术来处理系统的死区问题。死区的存在使得系统的控制和观测变得更加困难，因为它导致系统的输入输出之间存在非线性的映射关系。解决这类问题的观测器设计，不仅需要考虑到系统的动态特性，还需要对非光滑特性进行特别处理。 在工业领域，很多系统可以用带死区的三明治系统来描述。这些系统的设计和控制对于提高工业过程的效率和可靠性至关重要。例如，在精密定位和机器人技术中，直流电机伺服系统是核心部分，其控制精度和稳定性直接影响整个系统的性能。因此，对于这类系统的研究，不仅具有理论意义，更具有实际应用价值。 本文详细研究了带死区的三明治系统的状态软测量问题，并提出了解决方案。研究不仅从理论层面提供了非光滑观测器的设计和收敛性证明，还通过实验验证了方法的有效性，并提出了改进策略。这对于带死区系统的观测和控制领域具有重要的理论和实际意义。