基于浸入与不变性的扰动观测器及其在安全控制中的应用

当扰动输入矩阵为非线性时，现有扰动观测器设计方法依赖于偏微分方程的可解性或具有一致良定义扰动相对阶的输出函数的存在性，这可能带来显著限制。本札记介绍了一种系统设计基于浸入与不变性（Immersion and Invariance）的扰动观测器（IIDOB）的方法，规避了这些强假设。所提出的 IIDOB 通过近似求解偏微分方程并补偿近似误差，确保扰动估计误差全局一致最终有界。此外，通过将 IIDOB 集成到控制障碍函数框架中，建立了一种针对含扰动控制仿射系统的基于滤波器的安全控制设计方法，其中滤波器用于生成具有已知导数的替代扰动估计信号。给出了保证受扰系统安全性的充分条件。仿真结果证明了所提方法的有效性。