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Data-Driven Unknown-Input Observers and State Estimation

Résumé

Unknown-input observers (UIOs) allow for estimation of the states of an LTI system without knowledge of all inputs. In this letter, we provide a novel data-driven UIO based on behavioral system theory and the result known as Fundamental Lemma proposed by Jan Willems and coworkers. We give necessary and sufficient conditions on the data collected from the system for the existence of a UIO providing asymptotically converging state estimates, and propose a purely data-driven algorithm for their computation. Even though we focus on UIOs, our results also apply to the standard case of completely known inputs. As an example, we apply the proposed method to distributed state estimation in DC microgrids.

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Concepts associés (26)
Maximum de vraisemblance
En statistique, l'estimateur du maximum de vraisemblance est un estimateur statistique utilisé pour inférer les paramètres de la loi de probabilité d'un échantillon donné en recherchant les valeurs des paramètres maximisant la fonction de vraisemblance. Cette méthode a été développée par le statisticien Ronald Aylmer Fisher en 1922. Soient neuf tirages aléatoires x1, ..., x9 suivant une même loi ; les valeurs tirées sont représentées sur les diagrammes ci-dessous par des traits verticaux pointillés.
Théorie de l'estimation
En statistique, la théorie de l'estimation s'intéresse à l'estimation de paramètres à partir de données empiriques mesurées ayant une composante aléatoire. Les paramètres décrivent un phénomène physique sous-jacent tel que sa valeur affecte la distribution des données mesurées. Un estimateur essaie d'approcher les paramètres inconnus à partir des mesures.
Bayes estimator
In estimation theory and decision theory, a Bayes estimator or a Bayes action is an estimator or decision rule that minimizes the posterior expected value of a loss function (i.e., the posterior expected loss). Equivalently, it maximizes the posterior expectation of a utility function. An alternative way of formulating an estimator within Bayesian statistics is maximum a posteriori estimation. Suppose an unknown parameter is known to have a prior distribution .
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Regularization for distributionally robust state estimation and prediction

Giancarlo Ferrari Trecate, Florian Dörfler, Jean-Sébastien Hubert Brouillon

The increasing availability of sensing techniques provides a great opportunity for engineers to design state estimation methods, which are optimal for the system under observation and the observed noise patterns. However, these patterns often do not fulfil ...
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An equilibrated flux a posteriori error estimator for defeaturing problems

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An a posteriori error estimator based on an equilibrated flux reconstruction is proposed for defeaturing problems in the context of finite element discretizations. Defeaturing consists in the simplification of a geometry by removing features that are consi ...
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