用于传染病过程状态估计的观测器设计
最优化与控制
2022-07-26 v1 系统与控制
系统与控制
动力系统
摘要
尽管对测量状态变量的恰当选取可保证可观测性，为传染病模型设计状态观测器以进行状态估计仍是一项艰巨任务。传染病传播是非线性过程，常建模为二次型的质量作用定律；因此，在紧域上其 Lipschitz 常数呈局部性且相对较大，致使现有观测器架构中基于 Lipschitz 的设计准则不可行。本文提出一种新颖观测器架构，用于涵盖确定性传染病模型的一类非线性系统的状态估计。所提观测器提供了额外调节手段以降低估计误差动态中非线性项的影响，这是其他类 Luenberger 观测器所无法实现的。导出了代数 Riccati 不等式作为在局部 Lipschitz 与广义 Lipschitz 假设下估计误差渐近收敛于零的充分条件，并给出了相应代数 Riccati 不等式的等价线性矩阵不等式表述。通过将所提观测器设计应用于著名的 SIDARTHE-V 传染病模型，阐明了其有效性。
引用
@article{arxiv.2207.11977,
title = {Observer Design for the State Estimation of Epidemic Processes},
author = {Muhammad Umar B. Niazi and Karl Henrik Johansson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.11977},
year = {2022}
}