Observer design for nonlinear dynamical systems
Cette thèse vise à concevoir observateurs pour une classe de systèmes dynamiques non linéaires en utilisant la méthode des formes normales d observateurs et la méthode des fonctions modulatrices. L idée principale de conception est de transformer la classe proposée de systèmes non linéaires en une f...
Tallennettuna:
| Päätekijä: | |
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| Muut tekijät: | , , , , , |
| Aineistotyyppi: | Thèse numérique |
| Kieli: | Anglais |
| Julkaistu: |
2020.
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| Aiheet: | |
| Huomautus: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Driss Boutat, Mohamed Djemai, Taous-Meriem Laleg Kirati, Rachid Outbib, Gang Zheng, Dayan Liu (Membre(s) du jury) ; Mohamed Djemai, Taous-Meriem Laleg Kirati (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Conception d'observateur pour une classe de systèmes dynamiques non linéaires |
| Yhteenveto: | Cette thèse vise à concevoir observateurs pour une classe de systèmes dynamiques non linéaires en utilisant la méthode des formes normales d observateurs et la méthode des fonctions modulatrices. L idée principale de conception est de transformer la classe proposée de systèmes non linéaires en une forme simple qui permet d'utiliser les observateurs existants tel qu un observateur de grand gain. Ce type de formulaire simple est appelé la forme normale d'observateur dépendant des sorties auxiliaires. Basé sur ces formes, un observateur non-asymptotique est également conçu en appliquant la méthode des fonctions modulatrices.Premièrement, du point de vue de la structure (modèle) des systèmes non linéaires, nous proposons une famille de systèmes dynamiques non linéaires "prêts à porter" qui peuvent être transformés en une forme normale d'observateur non linéaire qui peut admettre l'observateur de grand gain. Pour cela, au moyen de la méthode dite d'extension dynamique et d'un ensemble de changements de coordonnées (calculs intégraux algébriques basicques), les termes non linéaires sont annulés par des dynamiques auxiliaires ou remplacés par des fonctions non linéaires de la sortie. Il est à noter que cette procédure de manière compréhensible sans recourir aux outils de la géométrie différentielle, ce qui le rend simple ceux qui ne sont pas familiarisés avec les calculs des crochets de Lie par exemple. De plus, afin de mettre en évidence l'efficacité de cet algorithme, cette thèse fournit un exemple basé sur un modèle biologique pour tester sa validité. Deuxièmement, une classe plus large de systèmes dynamiques non linéaires avec entrée est prévue pour étendre et développer les systèmes proposés dans le premier cas. De la même manière, au moyen de la dynamique auxiliaire correspondante et d'un ensemble de changements de coordonnées, les systèmes fournis sont convertis en formes normales d'observateurs non linéaires ciblés en fonction à la fois des variables de sortie et auxiliaires. Troisièmement, du point de vue de la conception d'observateurs pour les formes normales, nous concevons un observateur non asymptotique pour les formes normales d'observateurs non linéaires en utilisant la méthode des fonctions modulatrices. On applique directement des fonctions modulatrices aux formes normales d'observateurs non linéaires définies par des équations d'espace d'états, ce qui ouvre une nouvelle réflexion sur l'estimation des états des systèmes non linéaires. Il convient de souligner que l'observateur non asymptotique possède une convergence rapide qui est une performance importante dans des applications pratiques. Enfin, des conclusions sont données avec lacunes et perspectives. This thesis aims at designing observers for a class of nonlinear dynamical systems by using observer normal forms method and the modulating functions method. The main design idea is to transform the proposed class of nonlinear systems into a simple form which can admit the existing observers such as high-gain observer. This simple form is called output auxiliary depending observer normal form. Based on the form, a non-asymptotic observer is also designed by applying the modulating functions method.First, from the perspective of system structure, we propose a family of "ready to wear" nonlinear dynamical systems that can be transformed into an output-auxiliary depending observer normal form which can support the well-known high-gain observer. For this, by means of the so-called dynamics extension method and a set of changes of coordinates (basic algebraic integral computations), the nonlinear terms are canceled by auxiliary dynamics or replaced by nonlinear functions of the output. It is worth mentioning that this procedure is finished in a comprehensible way without resort to the tools of differential geometry, which is user-friendly for those who are not familiar with the computations of Lie brackets. In addition, in order to highlight the effectiveness of this algorithm, it supplies an example based on a biological model to verify its validity. Second, a larger class of "ready to wear" nonlinear dynamical systems with input are provided to further extend and develop the systems proposed in the first case. In a similar way, by means of the corresponding auxiliary dynamics and a set of changes of coordinates, the provided systems are converted into targeted nonlinear observer normal forms depending on both the output and auxiliary variables. Naturally, this procedure is still completed without resort to geometrical tools. Third, from the perspective of convergence performance, we design a non-asymptotic observer for nonlinear observer normal forms by using the modulating functions method. It directly applies modulating functions to the nonlinear observer normal forms defined by state-space equations, which opens a new thought to the states estimation of nonlinear systems. It should be pointed out that the non-asymptotic observer possesses fast convergence which is an important performance in practical applications. Finally, conclusions are given with some deficiencies and perspectives. |
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| Huomautukset: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Informatique, Physique Théorique et Ingénierie des Systèmes (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Driss Boutat, Mohamed Djemai, Taous-Meriem Laleg Kirati, Rachid Outbib, Gang Zheng, Dayan Liu (Membre(s) du jury) ; Mohamed Djemai, Taous-Meriem Laleg Kirati (Rapporteur(s)) |