状态观测器

用系统模型加上可测的输入和输出，实时推算测不到的内部状态。

很多控制器需要完整状态（如关节速度、机身速度），但传感器只测到一部分。状态观测器按系统模型同步推演一份估计 x̂，再用实测输出 y 与预测输出 Cx̂ 的差来纠正：dx̂/dt = A x̂ + B u + L (y − C x̂)，其中 A、B、C 是线性模型矩阵，u 是控制输入，L 是观测器增益，L 越大纠正越快，也越放大噪声。这就是 David Luenberger 提出的 Luenberger 观测器，前提是系统可观，即能从输出唯一推断状态；按分离原理，状态反馈和观测器可分开设计。卡尔曼滤波可看作按噪声统计最优选取 L 的观测器；机器人里的扰动观测器、动量观测器则是专门估计外力的变体。

例子电机只有编码器测位置 θ：把状态设为 [θ, ω]（ω 为角速度），把电流对应的力矩当作输入 u，观测器在修正位置估计的同时给出 ω 的估计，比直接对位置做差分得到的速度噪声更小。

也叫

观测器、状态估计器、Luenberger observer、龙伯格观测器

相关

卡尔曼滤波、扰动观测器、动量观测器、状态估计、扩展卡尔曼滤波、线性二次高斯控制

来源

State observer - Wikipedia