保守性は、システムにおける基本的な概念であり、エンジニアは、出力に基づいてシステムの内部状態を判断することができます。 状態空間システムでは、観察性が効果的な監視と制御にとって不可欠であることを確認します。 この記事では、実際の例でサポートされている、観察性を評価し、改善するための実用的な方法について説明します。

宇宙システムにおける観測性を理解する

状態の空間モデルは、差動式のセットを使用してシステムを記述します。 観察性は、システムの内部状態を時間をかけて出力測定から再構築する能力を指します。 出力が与えられた場合、システムが観察可能で、初期状態は一意に決定できます。

観察性を評価する方法

共通のアプローチは、システムマトリックスを結合する、観察性行列を分析することです。行列が全順位を持っている場合は、システムが観察できます。この方法は、システム設計または変更中に簡単なチェックを提供します。

もう一つの方法は、Kalmanフィルタなどのシミュレーションと推定技術を含みます。これにより、システムの状態が、リアルタイムで騒々しい測定から推定できるかを評価できます。

実世界事例

航空宇宙工学では、ナビゲーションシステムにとっての観察性が不可欠です。例えば、航空機の位置と速度は、GPSや慣性測定ユニットなどの推定センサー出力を使用して推定されます。観察性を確保することで、センサーノイズであっても正確な状態推定を可能にします。

産業用オートメーションでは、ロボットアームは、センサーに依存して、接合角度や位置を監視します。適切な観察性により、制御アルゴリズムがロボットの位置を正確に決定し、正確な動きを可能にすることができます。

観察性の向上

ランクの観察性を兼ね備えたシステムの設計は不可欠です。センサーの追加や測定出力の選択は、戦略的に保守性を高めることができます。定期的なシステム分析は、デプロイ前の潜在的な観察可能性の問題を特定し、対処するのに役立ちます。

  • 設計中の観察性行列を評価します。
  • 必要に応じて追加のセンサーを組み込む。
  • Kalman フィルターのような推定アルゴリズムを使用して下さい。
  • 定期的なシステム診断を実行します。