Observer design techniques for non-linear systems

Abstract

ÖZ DO?RUSAL OLMAYAN SİSTEMLER İÇİN GÖZLEYİCİ TASARIM YÖNTEMLERİ Sevinç, Ata Yüksek Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Kemal Leblebicioğlu Eylül 1995, 158 sayfa. Bu tezde, doğrusal olmayan sistemler için, belli başlı gözleyici tasarım yöntemleri sunulmuştur. Gözleyici tasarlamaktaki amaç, sistemin giriş ve çıkışım kullanarak, tümüyle ölçülemeyen durum değişkenlerini gözlemektir. Önce, temel gözlenebilirlik kavramları anlatılmış, daha sonra da, doğrusal olmayan sistemler için bazı önemli gözleyici tasarım yöntemleri anlatılmıştır. Bu tezde Kalman filtresinin, doğrusal olmayan sistemlerin belli bir sınıfı için uygulanmasına imkan veren, tam kesiklileştirme yöntemi diye adlandırılan bir yöntem önerilmektedir. Ayrıca, bazı yöntemlerin çok girişli çok çıkışlı sistemlere genelleştirilmesi verilmiştir. Bunlardan başka, türevleri elimine etme esasına dayalı yeni bir gözleyici tasarım yöntemi önerilmektedir. Çeşitli örnekler verilmiştir. Ayrıca, bir asenkron makina modeli için tasarlanmış bazı gözleyiciler önerilmiştir. Anahtar Kelimeler : Dinamik sistem, nonlineer gözleyici tasarımı, durum tahmini. iv

ABSTRACT OBSERVER DESIGN TECHNIQUES FOR NON-LINEAR SYSTEMS Sevinç, Ata M.Sc, Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Kemal Leblebicioğlu September 1995, 158 pages. In this thesis, some of the important observer design techniques for non linear systems are presented. The aim of designing an observer is to observe the state variables of the system, which are not completely measured, by using the input and the output of the system. The basic observability concepts are introduced at first. Then, some of the important design techniques are introduced. In this study, a new technique called as the exact discretization method which allows the Kalman filter to be used for a class of the non-linear systems is proposed. In addition, extended forms of some of the methods to multi-input multi-output case are given. Furthermore, another observer design method, based on the elimination of the derivatives, is proposed. Various examples are presented. Besides, some observers designed for an induction machine model are proposed. Keywords : Dynamical system, non-linear observer design, state estimation. m