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Stubborn and Dead-Zone Redesign for Nonlinear Observers and Filters

Authors :
Luca Zaccarian
Daniele Astolfi
Angelo Alessandri
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'automatique, de génie des procédés et de génie pharmaceutique (LAGEPP)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Università degli studi di Genova = University of Genoa (UniGe)
Équipe Méthodes et Algorithmes en Commande (LAAS-MAC)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
ANR-18-CE40-0010,HANDY,Systèmes Dynamiques Hybrides et en Réseau(2018)
Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Genoa (UNIGE)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Source :
IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Transactions on Automatic Control, 2021, 66 (2), pp.667-682. ⟨10.1109/TAC.2020.2989816⟩, IEEE Transactions on Automatic Control, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021, 66 (2), pp.667-682. ⟨10.1109/TAC.2020.2989816⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; We propose a redesign paradigm for stable estima-tors by introducing a saturation or a dead-zone nonlinearity with adaptive thresholds on the output injection term. Such nonlin-earities allow improving the sensitivity to measurement noise in different scenarios (impulsive disturbances or persistent noise such as sensor bias), while preserving the asymptotic convergence properties of the original observer. These redesigns apply to a broad class of state estimators, including linear observers, observers for input-affine systems, observers for Lipschitz systems , observers based on the circle criterion, high-gain observers, standard and extended Kalman filters. Simulation results confirm the effectiveness of both the stubborn and dead-zone redesigns.

Details

Language :
English
ISSN :
00189286
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Transactions on Automatic Control, 2021, 66 (2), pp.667-682. ⟨10.1109/TAC.2020.2989816⟩, IEEE Transactions on Automatic Control, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021, 66 (2), pp.667-682. ⟨10.1109/TAC.2020.2989816⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....041d76462a627bdb1c2288274c4a5f9b