[发明专利]状态观察器

说明书

技术领域

本申请涉及状态观察器、可用于控制包括状态观察器的设备的控制系统、以及相应的方法。

背景技术

在许多应用中，控制器可以通过发送一个或多个控制信号到受控设备来控制受控设备，例如电子设备、机械设备或者机电设备。在一些情况下，控制器可以基于来自受控设备的反馈（例如，基于受控设备的输出信号）来生成一个或多个控制信号。

然而，在一些情况下，不仅仅基于来自设备的反馈而且还基于受控设备的一个或多个内部状态（例如内部电压或内部电流）来生成一个或多个控制信号是期望的。这样的内部状态可能是难以测量的。

因此，在一些情况下，使用状态观察器，所述状态观察器是一般计算机实现的实体，其提供受控设备的一个或多个内部状态的估计。针对这样的计算机实现，通常，可能是连续时间系统的受控设备必须由离散时间方程来近似。针对受控设备包括彼此相互作用的多个动态效应（像晶体管以及包括例如电容器和电感器的负载）的情况，可能引入附加的延迟。这样的附加的延迟可能引起受控设备的参数化模型的参数（例如电阻器、电感器和电容器值）依赖的稳定性问题（所述模型被用来实现状态观察器），即使该模型仅仅表示无源系统。

附图说明

图1是根据一个实施例的系统的框图。

图2是根据另外的实施例的系统的框图。

图3是图示了根据一个实施例的方法的流程图。

图4是根据一个实施例的示例系统。

图5是图示了根据一个实施例的RLC网络的电路图。

图6、7A-7C、8A-8C、9A-9C、10A、10B、11A、11B、12A、12B、13A、13B、14A、14B、15A和15B图示了用于建造根据一个实施例的状态观察器的各种元件。

图16A和16B图示了根据一个实施例的波数字滤波器模型的实现，所述波数字滤波器模型用于针对图5的RLC网络的状态观察器。

图17A-17G、18A、18B、19、20A-20C、21A-21C、22、23、和24A-24D图示了使用波数字滤波器的晶体管电路和晶体管的实现。

图25图示了可用于一些实施例中的受控设备。

图26图示了根据一个实施例的波数字滤波器模型，所述数字滤波器模型用于针对图25的设备的状态观察器。

图27图示了图示了一些实施例的操作的仿真结果。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述各种实施例。应该注意的是，这些实施例仅仅出于说明的目的被给出，而不被解释为限制性的。例如，虽然实施例可以于此被描述并在附图中被示出为包括多个特征或元件，但是在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略和/或可以由可替换的特征或元件所替代。在还有其他的实施例中，还可以提供除了明确所描述或示出的特征或元件之外的附加的特征或元件。

来自不同实施例的特征或元件可以被组合以形成另外的实施例。此外，应该注意的是，在图中示出或于此描述的连接或耦合可以被实现为直接的连接或耦合（即没有附加的介于中间的元件的连接或耦合），或者被实现为间接的连接或耦合（即包括一个或多个介于中间的元件的连接或耦合），只要连接或耦合的基本功能（例如，发射特定种类的信息或特定种类的信号）被实质上保留。连接或耦合可以被实现为基于有线的连接或耦合、无线连接或耦合或者其混合。

在一些实施例中，通过使用波数字滤波器（WDF），例如受控设备的WDF模型，可以实现状态观察器。在一些实施例中，通过使用多个n端口适配器，例如三端口适配器，可以实现波数字滤波器。在一些实施例中，凭借使用通过使用波数字滤波器来实现的这样的状态观察器，受控设备的内部状态可以被估计并且被用于控制受控设备中。

在一些实施例中，波数字滤波器可以建模RLC（电阻器-电感（inductivity）-电容器）部件和/或包括晶体管的部件。在一些实施例中，通过使用晶体管的小信号模型，可以由波数字滤波器来建模晶体管。

在一些实施例中，通过使用波数字滤波器，可以实现针对关于受控设备具有小延迟的状态观察器的稳定模型，所述受控设备由状态观察器所建模。