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狀態觀測器是一種用于估算系統內部狀態的動態系統，通常被稱為狀態重構器。這一概念由D.G.呂恩伯格、R.W.巴斯和J.E.貝特朗等人于60年代初提出，旨在解決無法直接測量狀態變量的問題。狀態觀測器不僅使得狀態反饋技術得以實現，還在控制工程領域有著廣泛的應用。
原理簡介
狀態觀測器的設計原理是基于給定的線性系統理論。狀態觀測器本身也是一個線性定常系統，具有以下基本要求：
以系統的外部變量（輸入變量和輸出變量）作為輸入變量。
系統穩定。
輸出變量是原始系統狀態變量$x$的實時估計值，且與$x$之間的時間誤差應該迅速衰減。
構成結構
狀態觀測器的構建方法因需求不同而異。其中最基本的形式是開環狀態觀測器，這是一種簡單的觀測器形式，實際上是對被觀測系統的一種復制模型。然而，由于初始條件難以匹配以及對外部干擾和參數變化的敏感性較差，開環狀態觀測器的實際應用價值有限。
改進方案
閉環狀態觀測器能夠克服開環狀態觀測器的局限性。漸近狀態觀測器便是一種閉環狀態觀測器，其中被觀測系統的輸出變量$y$可以對觀測器系統進行修正。通過選擇適當的矩陣$M$，可以使觀測器滿足特定的快速性要求。相比于開環狀態觀測器，漸近狀態觀測器在抗干擾性和靈敏度方面表現更佳。
應用與發展
另一種狀態觀測器類型是降維觀測器，其維度低于被觀測系統的維度。降維觀測器利用從被觀測系統輸出$y$中直接獲取狀態$x$的信息，從而實現降維。這些觀測器因為其低維度和簡單的構造，在實踐中更具實用性。
參考資料 >
溫故知新（六）——狀態觀測器.CSDN博客.2024-10-28