<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!--
 * Scilab ( http://www.scilab.org/ ) - This file is part of Scilab
 * Copyright (C) INRIA - F. Delebecque
 *
 * Copyright (C) 2012 - 2016 - Scilab Enterprises
 *
 * This file is hereby licensed under the terms of the GNU GPL v2.0,
 * pursuant to article 5.3.4 of the CeCILL v.2.1.
 * This file was originally licensed under the terms of the CeCILL v2.1,
 * and continues to be available under such terms.
 * For more information, see the COPYING file which you should have received
 * along with this program.
 *
 -->
<refentry xmlns="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:svg="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:db="http://docbook.org/ns/docbook" xmlns:scilab="http://www.scilab.org" xml:lang="ja" xml:id="observer">
    <refnamediv>
        <refname>observer</refname>
        <refpurpose>オブザーバの設計</refpurpose>
    </refnamediv>
    <refsynopsisdiv>
        <title>呼び出し手順</title>
        <synopsis>Obs=observer(Sys,J)
            [Obs,U,m]=observer(Sys [,flag,alfa])
        </synopsis>
    </refsynopsisdiv>
    <refsection>
        <title>パラメータ</title>
        <variablelist>
            <varlistentry>
                <term>Sys</term>
                <listitem>
                    <para>
                        <literal>syslin</literal> リスト (線形システム)
                    </para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>J</term>
                <listitem>
                    <para>nx x ny 定数行列 (出力注入行列)</para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>flag</term>
                <listitem>
                    <para>
                        文字列 (<literal>'pp'</literal> または <literal>'st'</literal> (デフォルト))
                    </para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>alfa</term>
                <listitem>
                    <para>閉ループ極の位置 (オプションのパラメータ, デフォルト=-1)</para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>Obs</term>
                <listitem>
                    <para>
                        線形システム (<literal>syslin</literal> リスト), オブザーバ
                    </para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>U</term>
                <listitem>
                    <para>
                        直交行列 ( <literal>dt_ility</literal>参照)
                    </para>
                </listitem>
            </varlistentry>
            <varlistentry>
                <term>m</term>
                <listitem>
                    <para>
                        整数 (不安定/不可観測(<literal>st</literal>)または
                        不可観測(<literal>pp</literal>)部分空間の次元)
                    </para>
                </listitem>
            </varlistentry>
        </variablelist>
    </refsection>
    <refsection>
        <title>説明</title>
        <para>
            <literal>Obs=observer(Sys,J)</literal> は,
            <literal>J</literal>出力注入により<literal>Sys</literal>から得られた
            オブザーバ
            <literal>Obs=syslin(td,A+J*C,[B+J*D,-J],eye(A))</literal> を返します
            (td は<literal>Sys</literal>の時間領域).
            より一般的に,<literal>observer</literal>は,
            線形システム<literal>Sys</literal>,つまり,
            <literal>syslin</literal>リストにより表された
            <literal>dotx=A x + Bu, y=Cx + Du</literal>,
            の可観測な部分に関するオブザーバ
            <literal>Obs</literal> を返します.
            <literal>Sys</literal> は <literal>nx</literal> 個の状態変数,
            <literal>nu</literal> 個の入力および <literal>ny</literal> 個の出力を有します.
            <literal>Obs</literal> は,
            行列 <literal>[Ao,Bo,Identity]</literal>を有する線形システムです.
            ただし,
            <literal>Ao</literal> は <literal>no x no</literal>, <literal>Bo</literal> は
            <literal>no x (nu+ny)</literal>, <literal> Co</literal> は
            <literal>no x no</literal> および <literal>no=nx-m</literal>です.
        </para>
        <para>
            <literal>Obs</literal>への入力は
            <literal>[u,y]</literal> そして <literal>Obs</literal> の出力は以下のようになります:
        </para>
        <para>
            xhat=不可観測な部分空間の x modulo の推定値 (<literal>flag='pp'</literal>の場合)
        </para>
        <para>
            または,
            xhat=不安定で不可観測な部分空間のx modulo の推定値 (<literal>flag='st'</literal>の場合)
        </para>
        <para>
            <literal>flag='st'</literal>の場合:
            <literal>H*U(:,1:m)=0</literal>の場合に限り
            z=H*x は安定なオブザーバにより推定することができ,
            オブザーバで配置可能な極は<literal>alfa(1),alfa(2),...</literal>に
            設定されます.
        </para>
        <para>
            <literal>flag='pp'</literal>の場合:
            <literal>H*U(:,1:m)=0</literal>の場合に限り
            z=H*x は指定した誤差スペクトルで推定することができ,
            全てのオブザーバの極は配置され,<literal>alfa(1),alfa(2),...</literal>に
            設定されます.
        </para>
        <para>
            H が以下の拘束条件を満たす場合: <literal>H*U(:,1:m)=0</literal>  (ker(H) は
            Sysの不可観測な部分空間を含みます)
            H*U=[0,H2]となり, z=H*x のオブザーバはH2*Obs (ただし,H2=H*U(:,m+1:nx)) となります.
            すなわち,
            H*x のオブザーバの C行列である Co は Co=H2となります.
        </para>
        <para>
            <literal>Sys</literal>の対<literal>(A,C)</literal>が可観測となる
            場合,<literal>m=0</literal>となり,
            線形システム <literal>U*Obs</literal> (または<literal>H*U*Obs</literal>)
            は<literal>x</literal>(または <literal>Hx</literal>)のオブザーバとなります.
            誤差スペクトルは,
            <literal>alpha(1),alpha(2),...,alpha(nx)</literal>です.
        </para>
    </refsection>
    <refsection>
        <title>例</title>
        <programlisting role="example"><![CDATA[
nx=5;nu=1;ny=1;un=3;us=2;Sys=ssrand(ny,nu,nx,list('dt',us,us,un));
//nx=5 states, nu=1 input, ny=1 output,
//un=3 unobservable states, us=2 of them unstable.
[Obs,U,m]=observer(Sys);  //Stable observer (default)
W=U';H=W(m+1:nx,:);[A,B,C,D]=abcd(Sys);  //H*U=[0,eye(no,no)];
Sys2=ss2tf(syslin('c',A,B,H))  //Transfer u-->z
Idu=eye(nu,nu);Sys3=ss2tf(H*U(:,m+1:$)*Obs*[Idu;Sys])
//Transfer u-->[u;y=Sys*u]-->Obs-->xhat-->HUxhat=zhat  i.e. u-->output of Obs
//this transfer must equal Sys2, the u-->z transfer  (H2=eye).
//Assume a Kalman model
//dotx = A x + B u + G w
// y   = C x + D u + H w + v
//with Eww' = QN, Evv' = RN, Ewv' = NN
//To build a Kalman observer:
//1-Form BigR = [G*QN*G'         G*QN*H'+G*NN;
//               H*QN*G'+NN*G'   H*QN*H'+RN];
//the covariance matrix of the noise vector [Gw;Hw+v]
//2-Build the plant P21 : dotx = A x + B1 e ; y = C2 x + D21 e
//with e a unit white noise.
// [W,Wt]=fullrf(BigR);
//B1=W(1:size(G,1),:);D21=W(($+1-size(C,1)):$,:);
//C2=C;
//P21=syslin('c',A,B1,C2,D21);
//3-Compute the Kalman gain
//L = lqe(P21);
//4- Build an observer for the plant [A,B,C,D];
//Plant = syslin('c',A,B,C,D);
//Obs = observer(Plant,L);
//Test example:
A=-diag(1:4);
B=ones(4,1);
C=B'; D= 0; G=2*B; H=-3; QN=2;
RN=5; NN=0;
BigR = [G*QN*G'         G*QN*H'+G*NN;
        H*QN*G'+NN*G'   H*QN*H'+RN];
[W,Wt]=fullrf(BigR);
B1=W(1:size(G,1),:);D21=W(($+1-size(C,1)):$,:);
C2=C;
P21=syslin('c',A,B1,C2,D21);
L = lqe(P21);
Plant = syslin('c',A,B,C,D);
Obs = observer(Plant,L);
spec(Obs.A)
 ]]></programlisting>
    </refsection>
    <refsection role="see also">
        <title>参照</title>
        <simplelist type="inline">
            <member>
                <link linkend="dt_ility">dt_ility</link>
            </member>
            <member>
                <link linkend="unobs">unobs</link>
            </member>
            <member>
                <link linkend="stabil">stabil</link>
            </member>
        </simplelist>
    </refsection>
</refentry>
