Синтез нелинейного наблюдателя для обнаружения динамических сбоев с применением спектральной H2-оптимизации

Аннотация

В представленном исследовании рассматривается задача синтеза наблюдателей - фильтров для обнаружения воздействия аддитивных динамических сбоев в системах с липшицевой нелинейной частью. За счет выбора параметров асимптотического наблюдателя-фильтра обеспечивается его невосприимчивость к внешнему возмущению, которое, может быть представлено как сумма нескольких гармоник с известной центральной частотой (например, морское волнение) и постоянного сигнала (например, ветра или морского течения). В основе предложенного метода лежит специальный спектральный подход в частотной области, использующий параметризацию множества передаточных функций замкнутой систем и обеспечивающий неединственность оптимального решения, а также модальный синтез. Также приводится условие асимптотической устойчивости нулевого положения равновесия динамики ошибки оценивания. Предложен новый метод аналитического синтеза адаптивного нелинейного наблюдателя для обнаружения динамических сбоев, эффективность которого продемонстрирована на практическом примере – движении морского судна в горизонтальной плоскости с постоянной скоростью под действием морского волнения. Для проведения имитационного моделирования динамики объекта используется среда MATLAB.