基于PDE模型的空间柔性曲梁无穷维Kalman滤波器设计

Affiliation of Author(s):航空学院

Journal:中国科学:物理学 力学 天文学

Key Words:柔性曲梁;PDE模型;状态估计;观测溢出;

Abstract:状态观测器设计是大型空间结构主动控制设计中的一项重要内容.由于大型空间结构频率低、模态密集且阻尼小,传统的基于模态截断模型的观测器设计方法容易导致观测溢出问题.直接基于结构的偏微分方程(PDE)模型进行状态观测器设计可以避免上述问题,目前正成为该领域的研究热点.针对具有弱阻尼的空间柔性曲梁,对曲梁在悬臂状态下的面内振动进行状态估计.首先建立考虑剪切变形和转动惯量的曲梁面内振动PDE模型,并通过变量替换将PDE模型转化为Hilbert空间中的抽象状态方程,然后基于Kalman滤波理论构建曲梁的无穷维状态观测器模型,并采用频域下的谱分解方法得到无穷维Kalman滤波器增益函数的解析解.最后通过数值算例对无穷维Kalman滤波器的观测效果进行了验证,并揭示了该方法在防止观测溢出方面的有效性

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Date of Publication:2017-10-01

Co-author:刘福寿,Hao Wen

Correspondence Author:Jin Dongping

Date of Publication:2017-10-01