Guaranteed Control of Sampled Switched Systems using Semi-Lagrangian Schemes and One-Sided Lipschitz Constants
Aalborg University（奥尔堡大学）；LSV - ENS Paris-Saclay & CNRS（巴黎萨克雷高等师范学院与法国国家科学研究中心）
本文提出了一种新方法，确保受控轨迹在给定时间内保持在给定的安全集S内，通过有限网格划分和单侧利普希茨常数估计来保证欧拉近似轨迹和精确轨迹的稳定性
2019-03-14 cs.SY eess.SY
A Novel Robust Fault Detection Scheme of Lipschitz Nonlinear Systems Using Combination of Bond Graph and Observer
针对非线性Lipschitz系统提出了一种新的鲁棒故障检测方法，其中鲁棒非线性观测器与键合图方法相结合。为了提高基于BG方法的经典解析Redundancy关系（ARRs）FD格式的效率，针对非线性Lipschitz系统，提出了一种新的ARRs形式。这种新形式的残差是基于观测器的输出估计误差，称为基于误差的分析残差关系（EARRs）。该方法实现了对FD系统中的干扰和参数不确定性的鲁棒性。其次，给出了非线性Lipschitz系统的EARR的积分形式，该形式在测量噪声的意义下也是鲁棒的。推导了直流电动机驱动的单连杆机械臂的BG模型，仿真结果表明了该方法与经典ARR方法相比的有效性。
2019-12-01 cs.SY eess.SY
Observer Design for Takagi-Sugeno Descriptor System with Lipschitz Constraints
University of Reims Champagne-Ardenne（兰斯香槟阿登大学）
针对Takagi-Sugeno描述符系统，根据前提变量是否可测，分别提出可测和不可测情况下的观测器设计方法，利用Lyapunov理论导出线性矩阵不等式稳定性条件，并通过实例验证。
2012-05-21 cs.SY eess.SY
Robust H_infinity Filter Design for Lipschitz Nonlinear Systems via Multiobjective Optimization
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Maplesoft（Maplesoft公司）
提出一种基于LMI优化的H_infinity观测器设计方法，同时优化可容许Lipschitz常数和干扰衰减水平，保证指数收敛和对非线性不确定性的鲁棒性。
2010-10-04 cs.SY eess.SY math.OC
Simultaneous Input and State Interval Observers for Nonlinear Systems with Full-Rank Direct Feedthrough
针对具有未知输入和有界噪声信号的Lipschitz连续非线性系统，当直接馈通矩阵具有满列秩时，提出了一种输入和状态同时区间观测器。该观测器利用混合单调映射的边界分解函数的存在性递归计算与输出/测量信号兼容的估计区间的最大和最小元素，并被证明包含真实状态和未知输入。此外，我们推导出分解函数的Lipschitz性质，这提供了几个充分条件的稳定性的设计观察器和估计区间宽度序列的有界性。最后，我们的方法的有效性证明了一个说明性的例子。
2020-02-12 cs.SY eess.SY
Nonlinear Robust Filtering of Sampled-Data Dynamical Systems
GE Global Research（GE全球研究）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）
本文研究了具有和不具有精确离散时间模型的非线性采样数据系统的鲁棒滤波问题，提出了一种基于线性矩阵不等式的方法来设计鲁棒H∞观测器，并针对两种系统类型进行了分析，证明了观测器的收敛性，并通过欧拉近似离散时间模型证明了实际收敛性，同时通过最大化可允许的Lipschitz常数来保证对非线性不确定性的鲁棒性。
2018-12-23 cs.LG cs.SY eess.SY
Parameterization-Free Observer Design for Nonlinear Systems: Application to the State Estimation of Networked SIR Epidemics
本文提出了一种无需对系统非线性进行参数化的观测器设计方法，仅依赖系统矩阵并适用于任意非线性系统，通过建立渐近和指数收敛准则，成功实现了在测量噪声下对网络化SIR流行病模型状态的准确估计。
2023-04-07 cs.SY eess.SY math.OC
Nonlinear Dynamic Systems Parameterization Using Interval-Based Global Optimization: Computing Lipschitz Constants and Beyond
在过去的三十年中，非线性动态系统（NDS）的状态反馈和观测器设计已经发展了许多。这些设计假设NDS非线性满足以下函数集分类之一：有界雅可比、Lipschitz连续性、单侧Lipschitz、二次内有界性和二次有界性。这些函数集的特点是常数标量或矩阵边界的NDS的非线性。这些常数（i）取决于NDS的操作区域、拓扑和参数，并且（ii）用于合成观测器/控制器增益。不幸的是，几乎完全没有算法来计算这样的边界常数。在本文中，我们开发的分析，然后计算方法来计算这样的常数。首先，对于每个函数集分类，我们通过全局最大化公式推导出这些边界常数的解析表达式。其次，我们利用一个基于分支定界框架的无导数的、基于区间的全局最大化算法来数值地获得边界常数。第三，我们展示了我们的方法来计算相应的参数在一些NDS，如公路交通网络和同步发电机模型的有效性。
2022-05-04 cs.SY eess.SY math.OC
A Unified KKL-based Interval Observer for Nonlinear Discrete-time Systems
本文基于KKL范式提出一种适用于一般非线性离散时间系统的区间观测器设计，通过目标坐标变换和Lipschitz单射性实现原始坐标的边界重建，无需对系统结构作假设。
2024-04-27 cs.SY eess.SY
Constructive boundary observer-based control of high-dimensional semilinear heat equations
organization= School of Electrical \& Computer Engineering, Tel-Aviv University , city= Tel Aviv , postcode= 6997801 , country= Israel
本文提出了一种构造性方法，用于高维半线性热方程的边界观测器基于控制，通过模态分解设计提高鲁棒性和稳定性，并通过数值实验验证其有效性。
2025-12-05 cs.SY eess.SY
Adaptive High Order Sliding Mode Observer Based Fault Reconstruction for a Class of Nonlinear Uncertain Systems: Application to PEM Fuel Cell System
Laboratoire IRTES, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard（贝尔福-蒙贝利亚尔理工大学 IRTES 实验室）
针对具有Lipschitz非线性的非线性不确定系统，提出一种自适应增益超螺旋观测器，通过等效输出误差注入实现故障重构，并在包含商用双螺杆压缩机和实时质子交换膜燃料电池仿真系统的硬件在环模拟器上验证了其有效性。
2013-03-21 cs.SY eess.SY math.OC
$\mathcal{H}_{\infty}$-optimal Interval Observer Synthesis for Uncertain Nonlinear Dynamical Systems via Mixed-Monotone Decompositions
针对带噪声的有界误差/不确定局部Lipschitz非线性连续时间（CT）和离散时间（DT）系统，提出了一种新的$\mathcal{H}_{\infty}$ -最优区间观测器综合方法.具体地说，使用混合单调分解，所提出的观测器是正确的建设，即，区间估计容易框定真实状态而无需附加的约束或过程。此外，我们提供了充分条件的输入状态（ISS）稳定的建议观测器和最小化的$\mathcal{H}_{\infty}$增益的帧误差系统的形式半定规划（SDP）与线性矩阵不等式（LMI）的约束。最后，我们比较了性能的建议$\mathcal{H}_{\infty}$ -最优区间观测器与一些基准CT和DT区间观测器。
2022-03-14 cs.SY eess.SY
Simultaneous Input and State Interval Observers for Nonlinear Systems with Rank-Deficient Direct Feedthrough
研究了具有秩亏馈通、未知输入和有界噪声信号的Lipschitz连续非线性系统的输入和状态同时区间观测器设计问题。受益于非线性分解函数和仿射抽象的存在，我们提出的观测器递归计算的最大和最小元素的估计区间被证明包含真实的状态和未知的输入。此外，我们还给出了存在性的充分必要条件和稳定性的充分条件（即，估计区间宽度序列的一致有界性），并证明了在给定状态区间和分解函数的情况下，输入区间估计是紧的.
2020-12-18 cs.SY eess.SY
Estimating the Faults/Attacks using a Fast Adaptive Unknown Input Observer: An Enhanced LMI Approach
针对受传感器与执行器故障影响的 Lipschitz 非线性系统，提出基于增强 LMI 条件的 FAUIO，实现故障与状态同时估计，并扩展至扰动场景。
2023-12-08 cs.SY eess.SY
Functional Observers for Output-Feedback Safety with High-Order Control Barrier Functions
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文针对全状态不可用的线性系统，利用高阶控制屏障函数和标量函数观测器，提出多项式协同设计框架，实现输出反馈安全滤波。
2026-09-15 cs.SY eess.SY
Feedback Stabilization and Output Tracking for Discrete-Time Lipschitz Nonlinear Systems via Iterative Convex Approximations
由于动态系统中包含的非线性及其规模，不稳定非线性系统的镇定和跟踪控制是一个具有挑战性的工程问题。在过去的几十年中，许多基于非线性的控制设计的动态系统，其中的非线性属于Lipschitz函数已被提出。然而，大多数的研究都只关注于输出反馈，因此，状态反馈的设计还很不成熟。为此，本文致力于离散时间Lipschitz非线性系统的全状态反馈控制器的设计问题。此外，我们提出了一个简单的迭代方法，以改善闭环性能的收敛性。后来证明，我们的方法可以方便地扩展和利用输出跟踪。
2021-04-21 cs.SY eess.SY
Safe and Robust Observer-Controller Synthesis using Control Barrier Functions
University of Michigan（密歇根大学）
本文讨论了安全关键控制器的估计反馈的综合。我们提出了一个控制器的互连，以确保非线性系统保持安全，尽管有界干扰系统的动态和测量，对应于部分状态信息。观测器和控制器的协同设计是至关重要的，因为即使在不受干扰的情况下，独立设计的观测器和控制器也可能不会使系统安全。我们提出了两种方法来合成的控制器-控制器互连。第一种方法使用输入状态稳定观测器，第二种方法使用有界误差观测器。利用这些稳定性和有界性的观测误差，我们构造了新的控制障碍函数，施加不等式约束的控制输入，当满足时，证明安全。我们提出了基于二次规划的控制器来满足这些约束，并证明了Lipschitz连续性的派生控制器。仿真和实验验证了所提方法的有效性。
2022-11-25 cs.RO cs.SY eess.SY
Sampled-Data Observers for 1-D Parabolic PDEs with Non-Local Outputs
本文针对具有非局部输出的一维抛物型PDEs，提出了含与不含样本间预测器的两种采样数据观测器，导出了误差指数收敛及IOS稳定性的显式条件，并通过示例验证了方法的可扩展性。
2019-01-08 cs.SY eess.SY math.OC
Output-Feedback Boundary Control of Reaction--Diffusion PDEs on Arbitrary Lipschitz Domains: A Target-Domain Approach
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
提出一种域扩展框架，通过将不规则域嵌入已知稳定设计的目标域（如球或矩形），实现任意有界Lipschitz域上反应-扩散方程的输出反馈边界镇定，并保证适定性和指数稳定性。
2026-06-16 cs.SY eess.SY math.OC
Stabilization of Nonlinear Delay Systems Using Approximate Predictors and High-Gain Observers
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）
本文提出了一种利用预测器和高增益观测器稳定具有任意长输入输出延迟的非线性系统的方法，解决了输出反馈仅的稳定性问题，适用于采样测量和零阶保持器控制的非线性系统。
2013-08-14 cs.SY eess.SY math.OC
Simultaneous State and Unknown Input Set-Valued Observers for Some Classes of Nonlinear Dynamical Systems
在本文中，我们提出了固定阶集值（形式为l2-范数超球）观测器的几类非线性有界误差动力系统与未知的输入信号，同时发现有界超球的状态和未知的输入，包括真实的状态和输入。针对（$\mathcal{M},γ$）-二次约束（（$\mathcal{M},γ$）-QC）系统，以线性矩阵不等式（LMI）的形式给出了观测器稳定（二次稳定）的充分必要条件，其中包括几类非线性系统：（I）Lipschitz连续系统，（II）（$\mathcal{A},γ$）-QC* 系统和（III）线性变参数（LPV）系统.这种新的二次约束性质至少与非线性系统的增量二次约束性质一样一般，并且在本文中被证明体现了广泛的非线性。此外，我们设计了最佳的$\mathcal{H}_{\infty}$观测器，其中满足二次稳定性条件，并表明设计结果一致有界输入有界状态（UBIBS）估计半径/误差动态和一致有界序列的估计半径。此外，我们提供了封闭形式的上限序列的估计半径和充分条件，其收敛到稳定状态。最后，建议的集值观测器的有效性证明，通过说明性的例子，在那里我们比较我们的观察员与一些现有的观察员的性能。
2021-02-04 cs.SY eess.SY
Nonlinear Observer Design in Discrete-time Systems: Incorporating LMI Relaxation Strategies
针对带噪声扰动的非线性离散系统H∞观测器设计问题，结合重构Lipschitz性质、新型Young不等式与LPV方法提出含广义矩阵乘子的低保守性LMI条件，经数值算例和锂电池SoC估计验证有效。
2024-07-11 cs.SY eess.SY
A Novel Observer-Centric Approach for Detecting Faults in Islanded AC Microgrids with Uncertainties
本文提出一种基于观测器与残差的故障检测方法，利用二次内界性和单侧 Lipschitz 条件设计 $H_{-}/H_{\infty}$ 观测器，在不增加传感器的前提下有效检测孤岛交流微电网中构网型逆变器的内部故障，并通过实验验证其优于现有方法。
2024-02-25 cs.SY eess.SY
Non-Euclidean Contraction Theory for Robust Nonlinear Stability
本文研究了动力系统关于非欧范数的收缩稳定性和增量稳定性的充要条件。首先，我们引入弱对作为一个框架来研究关于任意范数的压缩性，并刻画了它们的性质。我们介绍和研究的符号和最大配对的$\ell_1$和$\ell_\infty$规范，分别。利用弱对，我们建立了压缩的五个等价刻画，包括向量场的单边利普希茨条件以及相应Jacobian的矩阵测度和Demidovich条件.第三，我们扩展我们的收缩框架在两个方向：我们证明了连续向量场的收缩等价，我们正式的平衡收缩，这确保指数收敛到一个平衡的较弱的概念。最后，作为应用，我们提供了（i）增量输入状态稳定性和有限输入状态增益性质的收缩系统，和（ii）的Lipschitz互连收缩系统的一般定理，其中的Hurwitzness的增益矩阵意味着收缩性的关联系统。
2022-08-01 cs.SY eess.SY math.OC
Sensor Placement Strategies for Some Classes of Nonlinear Dynamic Systems via Lyapunov Theory
研究了几类非线性动态系统的传感器配置问题。结合混合整数规划，经典的李雅普诺夫为基础的参数被用来找到最小的传感器配置，可以观察到的NDS内部状态，同时仍然优化一些估计指标。本文的方法基于两个阶段。第一阶段假设包含的非线性属于以下函数集分类之一：有界雅可比、Lipschitz连续、单侧Lipschitz或二次内界。为了参数化这些分类，基于随机点和基于区间的最优化方法的两种方法进行了探索。给定的参数化，第二阶段制定的传感器布局问题的各种NDS类通过混合整数凸规划。然后给出了传感器布置的理论最优性以及状态估计器设计。对交通网络模型的数值测试表明，所提出的方法产生的传感器的位置，是符合传统的智慧交通理论。
2019-12-28 cs.SY eess.SY math.OC
Robust Implicit Networks via Non-Euclidean Contractions
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Institute for Problems in Mechanical Engineering, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院机械工程问题研究所）
隐式神经网络，也就是，深度平衡网络是一类隐式深度学习模型，其中通过求解不动点方程来执行函数评估。它们推广了经典的前馈模型，等价于无限深度的权重绑定前馈网络。虽然隐式模型显示出更高的精度和显着减少内存消耗，但它们可能会遭受不适定性和收敛不稳定性。本文提出了一个新的框架，我们称之为非欧单调算子网络（NEMON），设计适定性和鲁棒的隐式神经网络的收缩理论的基础上的非欧范数$\ell_{\infty}$。我们的框架包括：（i）一个新的适定性条件的基础上单侧Lipschitz常数，（ii）计算不动点的平均迭代，和（iii）输入输出Lipschitz常数的显式估计。此外，我们设计了一个训练问题的适定性条件和平均迭代作为约束，并实现强大的模型，与输入输出Lipschitz常数作为正则化。我们的$\ell_{\infty}$适定性条件导致一个更大的多面体训练搜索空间比现有的条件和我们的平均迭代享受加速收敛。最后，我们评估我们的框架在图像分类通过MNIST和CIFAR-10数据集。我们的数值结果表明，更小的输入输出Lipschitz界的隐式模型的精度和鲁棒性。代码可在https://github.com/davydovalexander/Non-Euclidean_Mon_Op_Net上获得。
2022-01-26 cs.LG cs.SY eess.SY
Confidence-Aware Safe and Stable Control of Control-Affine Systems
NYU Tandon School of Engineering（纽约大学坦登工程学院）
针对无全状态测量时控制仿射系统的安全稳定控制问题，本文通过输出反馈适配CLF-CBF技术，提出两个置信度感知优化问题，并验证了其能提高观测器精度并满足安全控制要求。
2026-10-08 cs.SY eess.SY
New Stability and Exact Observability Conditions for Semilinear Wave Equations
School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University（特拉维夫大学电气工程学院）
本文基于边界测量，针对一维和多维波动方程提出基于LMI的稳定性条件和精确可观测性时间上界，通过数值例子验证了结果的有效性。
2016-02-24 cs.SY eess.SY math.AP
