基于约束zonotope的非线性离散时间系统集值状态估计保证方法

本文提出了针对具有未知但有界不确定性的非线性离散时间系统进行集值状态估计的新方法。单个时间步包括通过非线性动力学传播系统状态的外包络（预测），然后包围该集合与有界误差测量值的交集（更新）。当这些外包络由区间、椭球、平行多面体和平移多面体（zonotope）等简单集合表示时，某些集合运算可能非常保守。然而，使用一般凸多面体在计算上要求要高得多。为此，本文提出了两种新方法，即均值值扩展和一阶泰勒扩展，用于高效地通过非线性映射传播约束zonotope（constrained zonotopes）。这些方法以一致的方式扩展了现有的zonotope方法。示例表明，这些扩展比zonotopic估计方法产生更紧的预测外包络，同时在很大程度上保留了zonotope的计算优势。此外，它们能够实现更紧的更新外包络，因为约束zonotope比zonotope能更准确地表示交集。