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Distributed Observers for LTI Systems

机译：LTI系统的分布式观察者

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We consider the problem of distributed state estimation of a linear time-invariant (LTI) system by a network of sensors. We develop a distributed observer that guarantees asymptotic reconstruction of the state for the most general class of LTI systems, sensor network topologies, and sensor measurement structures. Our analysis builds upon the following key observation-a given node can reconstruct a portion of the state solely by using its own measurements and constructing appropriate Luenberger observers; hence, it only needs to exchange information with neighbors (via consensus dynamics) for estimating the portion of the state that is not locally detectable. This intuitive approach leads to a new class of distributed observers with several appealing features. Furthermore, by imposing additional constraints on the system dynamics and network topology, we show that it is possible to construct a simpler version of the proposed distributed observer that achieves the same objective while admitting a fully distributed design phase. Our general framework allows extensions to time-varying networks that result from communication losses, and scenarios including faults or attacks at the nodes.
机译：我们考虑通过传感器网络对线性时不变（LTI）系统进行分布式状态估计的问题。我们开发了一个分布式观察器，该观察器可保证对最通用的LTI系统，传感器网络拓扑和传感器测量结构的状态进行渐近重建。我们的分析建立在以下关键观察之上：给定节点可以仅通过使用其自身的度量并构造适当的Luenberger观察器来重建状态的一部分。因此，它仅需要与邻居交换信息（通过共识动力学），以估计状态的局部不可检测部分。这种直观的方法导致了具有多种吸引人功能的新型分布式观察者。此外，通过对系统动力学和网络拓扑施加其他约束，我们表明可以构造一个更简单版本的分布式观察器，该观察器可以在实现完全分布式设计阶段的同时实现相同的目标。我们的通用框架允许扩展因通讯丢失而导致的时变网络，以及场景中的故障（包括节点故障或攻击）。

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