Mots clefs : observateur,filtrage non linéaire, identification de paramètres, capteur logiciel, réacteur chimique et biologique
La mise en oeuvre d'une loi de commande nécessite de connaître les valeurs de toutes les variables du système étudié à tout instant or, dans la pratique, il est rare que l'on puisse avoir accès à cette connaissance. La mesure de l'état complet peut, en effet, s'avérer trop coûteuse, voire même impossible dans certains cas (impossibilité d'implanter certains capteurs, ...). C'est pourquoi, dans la majorité des cas concrets, il est nécessaire de concevoir un observateur qui, à partir d'une connaissance partielle de l'état, permet d'obtenir une estimation de la valeur de l'état complet en temps réel. On pourra alors parler de véritables capteurs logiciels.
Supposons que le système S soit modélisé par l'équation
décrivant l'évolution
des variables caractéristiques du système (x) au cours du
temps et soit 
, le
vecteur des variables observées. Un observateur du système
S est un système dynamique auxiliaire 
dont les entrées sont constituées des
vecteurs d'entrée (u) et de sortie (y) du système à
observer ; le vecteur 
fournit une estimation de l'état observé x.
La conception d'observateurs efficaces, convergeant rapidement et peu sensibles au bruit est donc un thème stratégique pour la commande par rétroaction. C'est pourquoi notre équipe a commencé à développer une expertise sur ce sujet qui passera au premier plan dans l'avenir.
Dans l'étude des systèmes non linéaires, un autre problème se pose souvent : c'est celui de l'estimation des paramètres du système ; c'est tout particulièrement le cas des bio-procédés (gestion de pêcherie, réacteurs biologiques,...). Pour certains systèmes, les paramètres inconnus peuvent être estimés par un observateur non linéaire, en introduisant une variable d'état supplémentaire qui est le paramètre à estimer. Quand cette solution est possible, l'estimation est efficace et permet de résoudre le problème de l'identifiabilité du système.
Signalons encore que les observateurs peuvent être utilisés dans la détection de pannes.
La sensibilité au bruit d'un observateur est importante, elle est étudiée en relation avec le filtrage.