Modulating function-based algebraic observer coupled with stable output predictor for LTV and sampled-data systems

Matti Noack

doi:10.1016/j.automatica.2025.112696

Modulating function-based algebraic observer coupled with stable output predictor for LTV and sampled-data systems

2025-11-11

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AI

Taous‐Meriem Laleg‐Kirati

DOI：10.1016/j.automatica.2025.112696

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本文针对线性时变系统和一类具有离散测量的非线性系统，提出了一种基于调谐函数的代数观测器方法。其核心思想在于构建一个可观测性变换，以推断调谐函数方法在设计此类代数观测器时的某些属性。首先，我们研究了在连续时间测量下采用可观测正则形式的线性时变系统的代数观测器设计。然后，我们给出了观测误差在L2增益稳定性意义下的收敛性。接下来，我们开发了一种指数稳定的采样数据观测器，该方法依赖于代数观测器的设计和输出预测器，以实现从可用测量值中获取状态估计，且在小采样间隔下工作。采用基于轨迹的方法，我们证明了观测误差的收敛性，其收敛速率可通过调谐函数的固定时间范围长度和采样周期的上界进行调整。此外，采样数据代数观测器的鲁棒性（可实现输入-状态稳定性）由调谐核和闭环输出预测器设计所继承。最后，我们讨论了基于调谐函数的观测器实现的实施流程，展示了代数观测器的适用性，并通过线性时不变和线性时变系统（包含非线性输入-输出注入项）的两个示例，说明了其性能。

Keyword:

Modulating function approach

Algebraic observer

Time-varying systems

Sampled-data systems

Output prediction

Trajectory-based approach

Modulating function-based algebraic observer coupled with stable output predictor for LTV and sampled-data systems

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