階層分散オブザーバの設計と電力ネットワークへの適用

摘要

In this paper, we propose a design method of hierarchical decentralized observers for networked linear systems. In this method, based on suitable state-space expansion of the network systems, we, first, find a high-dimensional dynamical compensator that can achieve any desirable performance for decentralized state estimation. Next, fully taking advantage of model reduction techniques, we extract a subspace that is essentially relevant to the decentralized state estimation, from the hign-dimensional state-space of the dynamical compensator. This procedure successfully yields alower-dimensional compensator that guarantees not only the stability of the estimation error but also a desirable estimation performance with respect to the system behavior for external input signals. The effectiveness of the proposed method is shown through an application to the state estimation of power networks.%本論文では，線形時不変のネットワークシステムに対して，階層的な構造をもつ分散オブザーバの設計手法を提案する.本手法では，まず，ネットワークシステムの状態空間の適切な拡大に基づき，分散オブザーバによって，所望の推定性能を達成する高次元の動的補償器を設計する.そして，モデル低次元化を効果的に用いて，この動的補償器から，分散的な状態推定に関わる本質的な状態空間を抽出する.この手順により得られる階層分散オブザーバは，推定誤差に対する安定性を適切に保証し,かつ，入力に対するシステムの振舞いに関して，妥当な範囲で追従誤差を許容した分散推定を実現する.また,その有効性は，電力ネットワークにおける発電機と負荷の状態推定問題への適用により示される.