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布伦纳·S·雷戈。;约瑟夫·斯科特。;雷蒙多，大卫·M·。;吉勒赫梅·拉夫（Guilherme V.Raffo）。

基于约束区域图的非线性不变量离散系统的集值状态估计。 （英语） Zbl 1478.93126号

Automatica公司 129，文章ID 109638，12 p.（2021）.
摘要：本文提出了一种新的离散非线性系统集值状态估计方法，其轨迹已知满足非线性等式约束，称为不变性（例如，守恒定律）。集值估计的目的是在未知但有界的不确定性下，计算每个时间步中可能的系统状态的紧围。大多数现有方法都采用标准的预测更新框架，基于集合的预测和更新步骤基于各种集合表示和技术。然而，实现非线性系统的精确封闭仍然是一个重大挑战。本文提出了基于约束区域图的新方法，通过添加一个一致性步骤这一新步骤使用不变量来减少保守性，并通过用于基于非线性约束细化约束区域图的新算法来实现。本文还对现有的约束带状图预测和更新步骤进行了重大改进。具体而言，开发了新的更新算法，首次允许非线性测量方程，并对基于保守近似技术的现有预测方法进行了修改，以允许更灵活地选择近似点，从而实现更紧密的封闭。数值结果表明，与现有的基于zonotope的方法相比，所得到的方法可以提供更紧密的封闭，同时保持相当的效率。

引用于4文件

MSC公司：

93立方厘米30 系统标识
93C55美元 离散时间控制/观测系统
93立方厘米 控制理论中的非线性系统

关键词：

非线性状态估计;非线性状态约束;基于集合的计算;约束分区
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{B.S.Rego}等人，Automatica 129，文章ID 109638，12 p.（2021；Zbl 1478.93126）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 阿拉莫，T。；布拉沃，J。；Camacho，E.，《分区图保证状态估计》，Automatica，41，6，1035-1043（2005）·兹比尔1091.93038
[2] 阿拉莫，T。；布拉沃，J.M。；雷东多，M.J。；Camacho，E.F.，基于DC编程的集员状态估计算法，Automatica，44，1，216-224（2008）·Zbl 1138.93416号
[3] 布拉沃，J.M。；阿拉莫，T。；Camacho，E.F.，时变参数系统的有界误差识别，IEEE自动控制汇刊，51，7，1144-1150（2006）·Zbl 1366.93121号
[4] Chabane，S.B.、Maniu，C.S.、Alamo，T.、Camacho，E.和Dumur，D.（2014）。基于带状图和椭球体的改进集员估计方法。程序中。2014年欧洲管制会议（第993-998页）。
[5] 查伯特，G。；Jaulin，L.，承包商编程，人工智能，1731079-1100（2009）·Zbl 1191.68628号
[6] Chisci，L。；加鲁利，A。；Zappa，G.，平行顶点递归状态边界，Automatica，32，7，1049-1055（1996）
[7] Combastel，C.（2005）。基于区域图的不确定非线性连续时间系统的状态边界观测器。程序中。第44届IEEE决策与控制会议和2005年欧洲控制会议（第7228-7234页）。
[8] Combastel，C.（2015）。融合卡尔曼滤波和分区状态边界的噪声环境下鲁棒故障检测。程序中。第九届IFAC技术过程故障检测、监督和安全研讨会（第289-295页）。
[9] Durieu，C。；沃尔特，E。；Polyak，B.，多输入多输出椭球状态边界，优化理论与应用杂志，111，2，273-303（2001）·Zbl 1080.93656号
[10] Eras-Herrera，W.Y。；梅斯基塔，A.R。；Teixeira，B.O.S.，混合系统的均衡约束状态估计，IET控制理论与应用，13,132018-2028（2019）
[11] Girard，A.和Guernic，C.L.（2008）。利用支持函数对线性系统进行有效可达性分析。程序中。第17届国际会计师联合会世界大会（第8966-8971页）。
[12] Goodarzi，F.A。；Lee，T.，用于四旋翼无人机几何控制的SE（3）扩展卡尔曼滤波器的全球公式，智能与机器人系统杂志，88，2，395-413（2017）
[13] Jaulin，L.，稳健集员状态估计；水下机器人应用，Automatica，45,1202-206（2009）·Zbl 1154.93431号
[14] Jaulin，L.，《内部和外部集成员状态估计》，《可靠计算》，22，47-55（2016）
[15] 朱利尔，S.J。；LaViola，J.J.，《关于非线性等式约束的卡尔曼滤波》，《IEEE信号处理学报》，55，6，2774-2784（2010）·Zbl 1391.94261号
[16] Kang，J.-W.、Sadegh，N.和Urschel，C.（2020年）。基于四元数的保证稳定性四电机非线性轨迹控制。程序中。2020年IEEE美国控制会议（第3834-3839页）。
[17] Kelner，J.A.和Spielman，D.A.（2006年）。线性规划的随机多项式时间单纯形算法。程序中。第38届ACM计算机理论年会（第51-60页）·Zbl 1301.68262号
[18] Kochdumper，N.和Althoff，M.（2020）。具有非线性保护集的混合系统可达性分析。程序中。第23届混合系统国际会议：计算与控制（第1-10页）·Zbl 07300843号
[19] Kühn，W.，在没有包裹效应的情况下严格计算动力系统的轨道，Computing，61，1，47-67（1998）·Zbl 0910.65052号
[20] Le，V.T.H。；斯托伊卡，C。；阿拉莫，T。；卡马乔，E.F。；Dumur，D.，不确定系统的分区域保证状态估计，Automatica，49，11，3418-3424（2013）·Zbl 1315.93077号
[21] Lefferts，E.J。；Markley，F.L。；Shuster，M.D.，用于航天器姿态估计的卡尔曼滤波，《制导、控制和动力学杂志》，5，54117-429（1982）
[22] 摩尔，R.E。；Kearfott，R.B。；Cloud，M.J.，《区间分析导论》（2009），SIAM:SIAM Philadelphia，PA，USA·Zbl 1168.65002号
[23] Platzer，A.和Clarke，E.M.（2007年）。混合系统模型检验中的图像计算问题。程序中。混合系统：计算与控制国际研讨会（第473-486页）·Zbl 1221.93118号
[24] 波利亚克，B.T。；Nazin，S.A。；Durieu，C。；Walter，E.，模型不确定性下的椭球参数或状态估计，Automatica，40，7，1171-1179（2004）·Zbl 1056.93063号
[25] 雷蒙多，D.M。；Marseglia，G.R。；布拉茨，R.D。；Scott，J.K.，使用集值观测器进行保证故障诊断的闭环输入设计，Automatica，74，107-117（2016）·Zbl 1348.93098号
[26] 雷戈，B.S。；Raffo，G.V.，基于纬向状态估计的倾斜旋翼无人机悬浮载荷路径跟踪控制，富兰克林研究所杂志，356，4，1695-1729（2019）·Zbl 1409.93049号
[27] 雷戈，B.S。；Raffo，G.V。；斯科特·J·K。；Raimondo，D.M.，基于约束区域图的非线性离散时间系统集值状态估计保证方法，Automatica，111，第108614页，（2020）·兹比尔1430.93207
[28] Rego，B.S.、Raimondo，D.M.和Raffo，G.V.（2018a）。基于约束分区图的空中货物运输路径跟踪控制与状态估计。程序中。第57届IEEE决策与控制会议（第1979-1984页）。
[29] Rego，B.S.、Raimondo，D.M.和Raffo，G.V.（2018b）。基于集合的非线性系统状态估计，使用约束分区和区间算法。程序中。2018年欧洲控制会议（第1584-1589页）。
[30] Rotella，N.、Bloesch，M.、Righetti，L.和Schaal，S.（2014）。仿人机器人的状态估计。程序中。2014年IEEE/RSJ国际智能机器人和系统会议（第952-958页）。
[31] Saeedi，S。；特伦蒂尼，M。；塞托，M。；Li，H.，多机器人同时定位和映射：综述，《现场机器人学杂志》，33，1，3-46（2016）
[32] Schweppe，F.，递归状态估计：未知但有界的误差和系统输入，IEEE自动控制汇刊，13，1，22-28（1968）
[33] Scott，J.K.、Marseglia，G.R.、Magni，L.、Braatz，R.D.和Raimondo，D.M.（2013）。一种用于主动故障诊断的混合随机确定性输入设计方法。程序中。第52届IEEE决策与控制会议（第5656-5661页）。
[34] 斯科特·J·K。；雷蒙多，D.M。；Marseglia，G.R。；Braatz，R.D.，《约束分区：基于集合的估计和故障检测的新工具》，Automatica，69，126-136（2016）·Zbl 1338.93119号
[35] Selig，J.M.，《机器人几何基础》（2005），施普林格出版社·Zbl 1062.93002号
[36] Shamma，J.S。；Tu，K.-Y.，非线性系统的近似集值观测器，IEEE自动控制汇刊，42，5，648-658（1997）·Zbl 0897.93013号
[37] 沈，K。；Scott，J.K.，《利用模型冗余对非线性动态系统进行快速准确的可达性分析》，计算机与化学工程，106，596-608（2017）
[38] Simon，D.，最优状态估计：Kalman，（H_\infty）和非线性方法（2006），John Wiley&Sons，Inc
[39] Simon，D.，《带状态约束的卡尔曼滤波：线性和非线性算法综述》，IET控制理论与应用，4，8，1303-1318（2010）
[40] Teixeira，B.O.S。；Chandrasekar，J。；托雷斯，L.A.B。；洛杉矶阿吉雷。；Bernstein，D.S.，线性和非线性等式约束系统的状态估计，国际控制杂志，82，5，918-936（2009）·Zbl 1165.93033号
[41] 杨，C。；Blash，E.，具有非线性状态约束的卡尔曼滤波，IEEE航空航天和电子系统汇刊，45，1，70-84（2009）
[42] 杨，F。；Li，Y.，具有非线性等式约束的离散时间系统的集员滤波，IEEE自动控制汇刊，54，10，2480-2486（2009）·Zbl 1367.93331号
[43] Yang，X.和Scott，J.K.（2018a）。基于模型冗余微分不等式的非线性离散时间系统基于集合的精确状态估计。程序中。第57届IEEE决策与控制会议（第680-685页）。
[44] 杨，X。；Scott，J.K.，《zonotope降阶技术的比较》，Automatica，95，378-384（2018）·Zbl 1402.93087号
[45] 杨，X。；Scott，J.K.，使用模型冗余微分不等式的离散非线性系统的精确不确定性传播，IEEE自动控制汇刊，65，12，5043-5057（2020）·Zbl 07320083号
[46] Zhang，Y。；江杰，《可重构容错控制系统文献综述》，《控制领域的年度评论》，第32期，第229-252页（2008年）
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