Редуцированный наблюдатель механических систем

Abstract

Рассматривается задача построения нелинейного наблюдателя пониженного порядка для механических систем, приведенных к виду, при котором правые части дифференциальных уравнений, описывающих их движение, являются линейными функциями относительно неизвестных компонент фазового вектора. Предложена схема построения нелинейного наблюдателя, порядок которого равен размерности ненаблюдаемых компонент. В качестве приложения рассмотрена задача определения вектора угловой скорости твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной точки, по измерениям ее проекции на одну из связанных с телом осей.

Розглянуто задачу побудови нелiнiйного спостерiгача зниженого порядку для механiчних систем, якi приведено до виду, при якому правi частини диференцiальних рiвнянь, що описують їх рух, є лiнiйними функцiями щодо невiдомих компонент фазового вектора. Запропонований у роботi спосiб засновано на синтезi iнварiантних спiввiдношень для розширеної системи диференцiальних рiвнянь, якi розглядаються як додатковi алгебраїчнi рiвняння для невiдомих компонент стану системи. Як додаток розглянуто задачу визначення вектора кутової швидкостi твердого тiла, що обертається навколо нерухомої точки, за вимiрюваннями її проекцiї на одну з пов’язаних з тiлом осей.

The problem of nonlinear reduced order observer design for mechanical systems is considered. It is assumed that a system is represented in a linear form with respect to unobserved components of the phase vector. The method is based on a synthesis of invariant relations for the extended system of differential equations. This relations are considered as additional algebraic equations for unknown components of the state. As an application of this method the problem of determination of the angular velocity vector of rotating rigid body under measuring of its projection on one of the connected with the body axes is studied.