基于约束 zonotope 的集合状态估计与故障诊断及其应用
摘要
本博士论文针对以下系统开发了基于集合的状态估计与主动故障诊断（AFD）的新方法：(i) 非线性离散时间系统，(ii) 轨迹满足非线性等式约束（称为不变量）的离散时间非线性系统，(iii) 线性描述符系统，以及 (iv) 非线性描述符系统的联合状态与参数估计。基于集合的估计旨在每一步计算可能系统状态在未知但有界不确定性下的紧致包围。为解决此问题，本博士论文提出了通过非线性映射高效传播约束 zonotope（CZs）的新方法。此外，本论文利用基于非线性约束精炼 CZs 的新算法，改进了带不变量系统的标准预测-更新框架。另外，本论文针对一类非线性离散时间系统引入了基于集合的 AFD 新方法。为设计用于基于集合 AFD 的最优输入，获得了可达集的仿射参数化。此外，本论文提出了基于 CZs 的线性描述符系统集值状态估计与 AFD 新方法。状态变量上的线性静态约束可直接纳入 CZs。而且，本论文提出了一种基于 zonotope 的无界集新表示，使得无需系统所有轨迹包围的知识，也能为不稳定线性描述符系统开发状态估计与 AFD 方法。本论文还使用 CZs 在统一框架下开发了非线性描述符系统基于集合的联合状态与参数估计新方法。最后，本手稿将所提基于 CZs 的集合状态估计与 AFD 方法应用于无人机、供水网络与锂离子电池。
引用
@article{arxiv.2306.07369,
title = {Set-based state estimation and fault diagnosis using constrained zonotopes and applications},
author = {Brenner S. Rego},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07369},
year = {2023}
}
备注
My PhD Thesis from Federal University of Minas Gerais, Brazil. Most of the research work has already been published in DOIs 10.1109/CDC.2018.8618678, 10.23919/ECC.2018.8550353, 10.1016/j.automatica.2019.108614, 10.1016/j.ifacol.2020.12.2484, 10.1016/j.ifacol.2021.08.308, 10.1016/j.automatica.2021.109638, 10.1109/TCST.2021.3130534, 10.1016/j.automatica.2022.110425