arXiv (Systems & Control)AI
サンプリングデータ状態推定のための均一高確率ISS管の設計
Uniform High-Probability ISS Tubes for Sampled-Data State Estimation
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連続時間システムの監視と自動化において、計測の間隔で状態推定の信頼性を保証することは極めて重要である。本研究は、サンプリングされた保持出力によって駆動される連続時間オブザーバーに対して、有限ホライゾン入力-状態安定性(ISS)管とオブザーバー共設計フレームワークを開発している。
このフレームワークの特徴は、サンプリングデータ誤差モデルがプロセス外乱、サンプリング測定ノイズ、サンプル間不一致という3つの誤差源を明確に分離する点にある。ホライゾンレベルの外乱包含イベントをISS推定値を通じて伝播させることで、完全な誤差軌跡の同時封じ込めを実現する。二次散逸不等式を利用して楕円体およびコンポーネント単位の管を導出し、セミデファイナイト計画法による共設計が3つのチャネル全体で正規化された管の幅を最小化する。
構造化された非線形拡張により、既知の非線形チャネルの特性が保持される。線形区画ベンチマークでは正規化された半幅を31%削減し、柔軟ジョイントベンチマークでは22.4倍の改善を達成するなど、提案手法は実用的な大幅な性能向上をもたらしている。この研究は、サンプリング制御システムの安全性と信頼性の向上に貢献する重要な技術的進展といえる。