基于PDE模型的空间柔性曲梁无穷维Kalman滤波器设计

摘要：

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.

关键词：柔性曲梁、PDE模型、状态估计、观测溢出

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资助基金：国家自然科学基金重大项目11290153;装备预研基金资助项目6140210010202;江苏高校优势学科建设工程资助

在线出版日期：2018-08-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：88-94