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MIMO 비선형 시스템의 로컬 관측기 설계
Local Observer Design for MIMO Nonlinear Systems

이성렬   (군산대학교 전자정보공학부UU0000277  );
  • 초록

    본 논문에서는 다입력 다출력 비선형 시스템에 대한 관측기 설계 방법을 제안한다. 먼저 관측기 설계를 위한 삼각구조를 갖는 비선형 시스템을 정의한다. 또한 제안한 관측기의 안정도를 증명하는데 중요한 역할을 하는 가관측성 행렬을 다입력 다출력 시스템으로 확장한다. 확장된 가관측성 행렬을 이용하여 상태변수와 시스템 입력의 유계 조건하에서 제안한 관측기가 로컬 영역에서 지수 함수적 수렴성을 가짐을 증명한다. 마지막으로 제안한 결과의 유효성을 증명하기 위하여 모의실험 예제를 제공한다.


    This paper presents an observer design methodology for a special class of multi input multi output(MIMO) nonlinear systems. First, we characterize the class of MIMO nonlinear systems with a triangular structure. Also, the observability matrices that plays an important role in proving the convergence of the proposed observer are generalized to MIMO systems. By using the generalized observability matrices, it is shown that under the boundedness conditions of system state and input, the proposed observer guarantees the local exponential convergence to zero of the estimation error.


  • 주제어

    observer .   nonlinear system .   triangular structure.  

  • 참고문헌 (8)

    1. X.-H. Xia and W.-B. Gao, 'Non-linear observer design by observer canonical forms', Int. J. Contr., vol. 47, pp. 1081-1100, 1988 
    2. M. Hou and A.C. Pugh, 'Observer with linear error dynamics for nonlinear multi-output systems', Systems & Control Letters, vol. 37, pp. 1-9, 1999 
    3. Hyungbo Shim, Young I. Son, Jin H. Seo, 'Semi-global observer for multi-output nonlinear systems', Systems & Control Letters, vol. 42, pp. 233-244, 2001 
    4. Alan F. Lynch and Scott A. Bortoff, 'Nonlinear Observers with Approximately Linear Error Dynamics: The Multivariable Case', IEEE Trans. on Automat. Contr., vol. 46, no. 6, pp. 927-932, June 2001 
    5. J. P. Gauthier, H. Hammouri, and S. Othman, 'A simple observer for nonlinear systems: Application to Bioreactors', IEEE Trans. on Automat. Contr., vol. 37, no. 6, pp. 875-880, June 1992 
    6. K. Busawon and J. de Leon-Morales, 'An observer design for uniformly observable nonlinear systems', Int. J. Control, vol. 73, no. 15, pp. 1375-1381, 2000 
    7. K. Busawon, M. Saif, 'A State Observer for Nonlinear Systems', IEEE Trans. Auto. Contr., vol. 44, no. 11, pp. 2098-2103, Nov., 1999 
    8. A. J. Krener and A. Isidori, 'Linearization by output injection and nonlinear observers', Systems & Control Letters, vol. 3, pp. 47-52, 1983 

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    1. 2008 "시간 지연을 갖는 Lipschitz 비선형 시스템의 강인 상태 관측기" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems 14 (11): 1089~1093    
    2. 2008 "다입력 다출력 비선형 시스템의 관측기 설계 및 인덕션 모터에 응용" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems 14 (1): 42~48    
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    4. 2008 "다입력 다출력 비선형 시스템의 상태 관측기 설계" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어 45 (5): 8~12    
    5. 2011 "시간지연 시스템의 관측기 기반의 출력 피드백 제어" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어 48 (3): 48~52    
    6. 2012 "입력지연을 갖는 이산 시간 비선형 시스템의 제어" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems 18 (6): 509~512    
    7. 2012 "출력지연을 갖는 이산시간 비선형 시스템의 관측기 설계" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SC, 시스템 및 제어 49 (3): 26~30    
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    9. 2013 "단측 Lipschitz 비선형시스템의 축차 관측기 설계" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems 19 (4): 281~284    
    10. 2013 "시간지연을 갖는 피드포워드 비선형시스템의 출력 피드백 제어" 전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE 17 (1): 83~88    

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