<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Control. Eng.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Control Engineering</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Control. Eng.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2673-6268</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">787530</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fcteg.2022.787530</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Control Engineering</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Global Versus Local Lyapunov Approach Used in Disturbance Observer-Based Wind Turbine Control</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Gauterin et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Global Versus Local Lyapunov Approach</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>Eckhard</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>P&#xf6;schke</surname>
<given-names>Florian</given-names>
</name>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>Horst</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/998775/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>Control Engineering Group</institution>, <institution>Department of Engineering I</institution>, <institution>University of Applied Sciences HTW Berlin</institution>, <addr-line>Berlin</addr-line>, <country>Germany</country>
</aff>
<author-notes>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Eckhard Gauterin, <email>gauterin@htw-berlin.de</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Adaptive, Robust and Fault Tolerant Control, a section of the journal Frontiers in Control Engineering</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1037513/overview">Andreas Rauh</ext-link>, University of Oldenburg, Germany</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1327693/overview">Robert Dehnert</ext-link>, University of Wuppertal, Germany</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1507159/overview">J&#xe1;nos Zierath</ext-link>, W2E Wind to Energy GmbH, Germany</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>06</day>
<month>02</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>3</volume>
<elocation-id>787530</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>30</day>
<month>09</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>14</day>
<month>06</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Gauterin, P&#xf6;schke and Schulte.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Gauterin, P&#xf6;schke and Schulte</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This contribution presents a Lyapunov-based controller and observer design method to achieve an effective design process for more dedicated closed-loop dynamics, i.e., a maximal flexibility in an observer-based controller design with a large consistency in desired and achieved closed-loop system dynamics is intended. The proposed, pragmatic approach enhances the scope for controller and observer design by using local instead of global Lyapunov functions, beneficial for systems with widely spaced pole locations. Within this contribution, the proposed design approach is applied to the complex control design task of wind turbine control. As the mechanical loads that affect the wind turbine components are very sensitive to the closed-loop system dynamic, a maximum flexibility in the control design is necessary for an appropriate wind turbine controller performance. Therefore, the implication of the local Lyapunov approach for an effective control design in the Takagi-Sugeno framework is discussed based on the sensitivity of the closed-loop pole locations and resulting mechanical loads to a variation of the design parameters.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>global and local Lyapunov approach</kwd>
<kwd>Takagi&#x2013;Sugeno framework</kwd>
<kwd>model-based controller and observer design</kwd>
<kwd>feedforward-feedback control</kwd>
<kwd>linear-matrix-inequality and pole region-based controller design</kwd>
<kwd>wind turbine application</kwd>
<kwd>elaborated wind turbine simulation model</kwd>
<kwd>load analysis</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>The mechanical loads, affecting a wind turbine (WT), are very sensitive to the closed-loop system dynamics. Hence, for the design of an appropriate WT controller, a maximal flexibility is necessary to mitigate the resulting, mechanical loads. For this purpose, model-based and automated controller optimisation procedures are recommended. Until now, the authors achieved the intended flexibility with decomposed, structural dynamic models of the wind turbine (e.g., (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>)) and with an observer-based controller structure (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Gauterin et al. (2014)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">P&#xf6;schke et al. (2019)</xref>), whose separately designed observer and controller are based on a common and global Lyapunov approach, respectively. With the local Lyapunov approach, conceived in the outlook of (<xref ref-type="bibr" rid="B26">P&#xf6;schke et al., 2022</xref>) and presented in this work the first time, the evolution of the design process with an increased controller flexibility and improved consistency is proceeded by the implementation of a more effective controller design procedure.</p>
<p>In control theory, the Lyapunov approach (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Lyapunov, 1992</xref>) is utilised for controller synthesis, i.e., to analyse the stability of closed-loop systems and simultaneously providing the related controller gains. Within a model-based control design, the Lyapunov approach enables an automated design process.</p>
<p>As most real world systems are characterised by complex, nonlinear dynamics, techniques to analyse stability and dynamical characteristics are needed. For this, the Takagi-Sugeno (TS) framework (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Takagi and Sugeno, 1985</xref>) may be used, that describes a nonlinear system as convexly blended linear submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Tanaka and Sano, 1994a</xref>). A thorough discussion on the TS methodology is given in (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Tanaka and Wang, 2001</xref>) and with a focus on observer-based methods in (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Lendek et al., 2010</xref>). To form the TS model structure, the individual linear submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) may be gained with the sector nonlinearity approach (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Tanaka and Sano, 1994b</xref>), which yields an exact representation of the nonlinear system, or by linearisation (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Johansen et al., 2000</xref>). As the identification and analysis of numerically derived linearised models is an established approach to investigate control properties in the wind turbine application (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Bossanyi, 2000</xref>), the linearisation approach is used within this proceeding, too. To facilitate this, aero-elastic simulation programs like NREL FAST (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Jonkman and Buhl, 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Jonkman, 2016</xref>) provide a linearisation feature to easily obtain the used matrices <italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> as discussed in (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Jonkman and Jonkman, 2016</xref>). The resulting TS model allows for the analysis of the dynamical properties and stability of both, the open- and closed-loop system.</p>
<p>Using the inequality of the Lyapunov approach on these convexly blended combinations of linear submodels in its matrix formulation, linear matrix inequalities (LMI, (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Boyd et al., 1994</xref>)) are derived that describe the <italic>stability condition</italic> of the system dynamics (<xref ref-type="bibr" rid="B36">Tanaka and Wang (1997)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">Tanaka and Wang (2001)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">Lendek et al. (2010)</xref>). Additionally, <italic>performance constraints</italic>, in form of physically interpretable pole regions, can be specified and formulated in terms of LMIs (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Chilali and Pascal, 1996</xref>). The combination of the stability condition with the performance constraints forms a collection of LMIs, which can be efficiently solved with numerical LMI solvers (<xref ref-type="bibr" rid="B37">VanAntwerp and Braatz, 2000</xref>). The LMIs&#x2019; solution space and thereby the solution&#x2019;s conservativeness is restricted by the stability condition and the number of performance constraints taken into account. However, the conservativeness may be influenced, e.g., by the way the TS model is constructed and/or the use of relaxations in the resulting LMI (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Tanaka et al. (1998)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">Tanaka and Wang (2001)</xref>).</p>
<p>For an observer-based controller, a separated controller and observer design can be used. The corresponding separation principle is also valid for observer-based TS controllers (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Yoneyama et al. (1998)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">Ma et al. (1998)</xref>), but does not necessarily hold for parameter uncertainties or stochastic noise. Therefore, design procedures are investigated, which account for these restrictions (<xref ref-type="bibr" rid="B41">Zemouche et al., 2016</xref>), (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Rauh et al., 2021</xref>). As an overall observer and controller design often results in conservative controller and control objective performances, respectively, pragmatic design syntheses are intended for real world application, rather than a guaranteed overall stability of the observer-based controller. From engineering point of view, a controller with guaranteed, overall system stability does not ensure stability for the closed-loop <italic>real world</italic> system dynamics, as the controller design model cannot cover <italic>all</italic> uncertainties (e.g., resulting from unpredicted or non-modelled environmental influences).</p>
<p>With the proposed local Lyapunov approach, a pragmatic controller design procedure is introduced, that utilises a separated controller and observer design and reduces the stability conditions from <italic>global stability conditions</italic> (of the nonlinear system within the defined operational range of the TS description) to <italic>local stability conditions</italic> (at each considered operating point, i.e., small-signal stability). With the resulting reduction of the number of parallel to be solved LMIs, the constraints for the solver are reduced and thereby the flexibility in assigning desired pole locations of the closed-loop system is increased, i.e., the pole region bound modifiability and flexibility, respectively is significantly improved. The less conservative task for the LMI solver enables the specification of tighter performance constraints (e.g., smaller pole regions) and reaches an increased consistency in desired and achieved closed-loop dynamics. The increased consistency and increased flexibility, are hereinafter denoted as the <italic>general objective</italic> of the local Lyapunov approach (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref>). Hence, the pragmatic local Lyapunov approach provides an enhanced design scope for real world applications and results in a control design method, which is highly effective in posing more dedicated closed-loop dynamics, especially beneficial for systems with widely spaced pole locations.</p>
<p>Within this contribution the concept of a local Lyapunov approach is described in detail the first time and applied for wind turbine (WT) systems, characterised by widely spaced pole locations of the open-loop system, due to the divergent stiffness, damping and inertia of the main components, like rotor blades and tower. Also for these challenging system dynamics, WT controllers in a TS framework have demonstrated to be capable for energy yield optimisation, load mitigation and active power reduction (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>) or fault tolerant control (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Georg (2015)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">Schulte and Gauterin (2015)</xref>). The utilised TS WT system model is achieved by linearising an elaborated WT simulation model (the NREL FAST 5&#xa0;MW reference WT model (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Jonkman et al., 2009</xref>)). Thereby, all mechanical couplings between the WT main components&#x2019; degree of freedom are neglected to increase the flexibility for the controller design. That is, the overall, decomposed TS model comprises decoupled TS WT main component models (with each TS WT main component model consisting of convexly blended linear submodels) that are achieved from linearisation and afterwards combined to the overall, decomposed TS WT model.&#x2014;As a precise wind speed measurement is hardly feasible with conventional, cost-effective anemometers on WT (e.g., due to high turbulences induced by the rotor (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Ostergaard et al., 2007</xref>) and the significant variation of the local wind speeds within the enormous size of the rotor swept area), advanced, expensive sensors (like LiDaR systems (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Schlipf et al., 2010</xref>)) and observer techniques are investigated for the WT application ((<xref ref-type="bibr" rid="B21">Ma et al. (1995)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">Ostergaard et al. (2007)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">Jena and Rajendran (2015)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">Gauterin et al. (2015)</xref>). Within this contribution, a TS disturbance observer is used for an estimation of the unknown wind speed as premise variable, enabling a premise variable scheduled feedforward actuation for disturbance attenuation (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Gauterin et al., 2014</xref>), while the&#x2014;also premise variable scheduled&#x2014;feedback-controller just compensates the control signal deviations resulting from model-uncertainties. To evaluate the observer-based TS feedforward-feedback controller achieved with the local Lyapunov observer design approach, the NREL FAST 5&#xa0;MW reference WT model is used for WT operation simulation.</p>
<p>The paper is organised as follows: In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> <italic>Method</italic>, the TS framework (<xref ref-type="sec" rid="s2-1">Section 2.1</xref>), the global and local Lyapunov approach (<xref ref-type="sec" rid="s2-2">Section 2.2</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref>) and its application to WT control (<xref ref-type="sec" rid="s2-4">Section 2.4</xref>) with additional performance constraints (<xref ref-type="sec" rid="s2-5">Section 2.5</xref>) is introduced. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> <italic>Simulations and Results</italic> describes the simulation design (<xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>) and the achieved results (<xref ref-type="sec" rid="s3-2">Section 3.2</xref>). Finally, in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> <italic>Discussion</italic> the achieved results are assessed and a <italic>Conclusion</italic> is drawn in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Method: Global and Local Lyapunov Approach</title>
<p>In this Section the Takagi-Sugeno (TS) framework (<xref ref-type="sec" rid="s2-1">Section 2.1</xref>) and the global Lyapunov approach are presented (<xref ref-type="sec" rid="s2-2">Section 2.2</xref>). In <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref> the <italic>local</italic> Lyapunov approach is introduced to system models described in the TS framework. Its application for wind turbine control is presented in <xref ref-type="sec" rid="s2-4">Section 2.4</xref> and additional controller design constraints to define pole regions with regard to wind turbine application are described in <xref ref-type="sec" rid="s2-5">Section 2.5</xref>.</p>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 System Model, Controller and Observer in Takagi-Sugeno Framework</title>
<sec id="s2-1-1">
<title>2.1.1 System Model</title>
<p>In this proceeding, a nonlinear system <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is described in the Takagi-Sugeno framework by convexly blended linear submodels, based on Taylor linearisation of the nonlinear system.</p>
<p>For the wind turbine (WT) application, the plant model is generated by linearising the nonlinear system model at <italic>Nr</italic> steady state operating points (piecewise equidistant regarding the disturbing wind speed <italic>v</italic>), resulting in a set of <italic>Nr</italic> linear submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) (with <italic>i</italic> &#x2208; [1, <italic>i</italic>
<sub>max</sub>] and <italic>i</italic>
<sub>max</sub> &#x2261; <italic>Nr</italic>). These submodels comprise the state matrices <italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> for the state vector <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> and input vector <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> and their steady state values <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. In wind turbine application the nonlinearity mainly results from the aerodynamics of the rotor blades.</p>
<p>The linear submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) are blended in a convex sum<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m6">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>with the help of membership functions <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which depend on the premise variable <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>. Within this proceeding, the membership functions <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are defined by triangular-shaped weighting functions <italic>w</italic>
<sub>
<italic>k</italic>,<italic>l</italic>
</sub> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) (with the actual premise variable <italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) and <italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>, respectively between the discrete linearisation points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> for <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m11">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>) for each of the <italic>k</italic> &#x2208; [1, <italic>k</italic>
<sub>max</sub>] premise variables <italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> (discretised in <italic>l</italic> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) &#x2208; [1, <italic>l</italic>
<sub>max</sub> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>)] linearisation points with<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m12">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>if</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>if</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mtext>else.</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Illustrative example for pyramid-shaped membership functions <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m13">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the <italic>two</italic> premise variables <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m14">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> (formed by the triangular-shaped weighting functions <italic>w</italic>
<sub>1,<italic>l</italic>
</sub> (<italic>z</italic>
<sub>1</sub>) and <italic>w</italic>
<sub>2,<italic>l</italic>
</sub> (<italic>z</italic>
<sub>2</sub>), which are discretised in <italic>l</italic> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>)&#x2208;[1, <italic>l</italic>
<sub>max</sub> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>)] linearisation points; see <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref> and exemplary visualisation of the <inline-formula id="inf900">
<mml:math id="m900">
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="blue">
<mml:mrow>
<mml:mtext>eight</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>direct adjacent</italic> steady <italic>Operating Points</italic> (and linearisation points, respectively) <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m15">
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="blue">
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mstyle>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m16">
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="blue">
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mstyle>
</mml:math>
</inline-formula> adjoining <inline-formula id="inf763">
<mml:math id="m763">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with their membership functions (see the overlapping parts of the nine coloured pyramids) <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m17">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m18">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m19">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> within <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m20">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m21">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> for each of the nine steady operating points, while <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m22">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> holds for all the other steady operation points and <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m23">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively; with <italic>i</italic> &#x3d;(<italic>l</italic> (<italic>z</italic>
<sub>2</sub>)&#x2212;1)<italic>l</italic>
<sub>max</sub> (<italic>z</italic>
<sub>1</sub>)&#x2b; <italic>l</italic> (<italic>z</italic>
<sub>1</sub>))</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g001.tif"/>
</fig>
<p>The weighting functions <italic>w</italic>
<sub>
<italic>k</italic>,<italic>l</italic>
</sub> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) are combined to form the <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x220f;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> membership functions <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m25">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>i</italic> &#x2208; [1, <italic>Nr</italic>]):<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m26">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x220f;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In this contribution, the membership functions <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m27">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> just blend the <italic>i</italic> submodels, which are <italic>direct adjacent</italic> to the actual operation point (with <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m28">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>), while the membership functions of all other models are set to zero (i.e., <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m29">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>), as described in e.g., (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>) and illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>.</p>
<p>In WT application, it is advantageous to define the reconstructed wind speed <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the premise variable <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m31">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Within this contribution <italic>individual</italic> input-matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, e.g., depending on the wind speeds <italic>v</italic> and rotor rotation speed &#x3c9;<sub>
<italic>R</italic>
</sub>, and a <italic>common</italic> output-matrix <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2261;<italic>C</italic>, just describing the measurable states <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m32">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, are supposed.</p>
</sec>
<sec id="s2-1-2">
<title>2.1.2 Parallel-Distributed-Compensation-Controller With Feedforward Actuation</title>
<p>In the TS framework, a state-space controller <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m33">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> with convexly blended state-feedback gains <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>&#x2014;so-called <italic>Parallel Distributed Compensation (PDC)</italic> Controller (<xref ref-type="bibr" rid="B39">Wang et al. (1995)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">Tanaka and Wang (1997)</xref>)&#x2014;is usually used:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m34">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>In <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> and the following, it is assumed, that <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m35">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> holds (as explained in <xref ref-type="sec" rid="s2-4-4">Section 2.4.4</xref>).</p>
<p>If the disturbance attenuation is realised with a feedforward actuation, the PDC controller (<xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>) is extended to<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m36">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>With the feedforward signal <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m37">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> the disturbance is attenuated, while the feedback signal <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m38">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> compensates control errors resulting from design model uncertainties.With <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> and <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m39">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> the closed-loop dynamics (for <italic>i</italic> <italic>individual</italic> input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref>)<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>1</sup>
</xref> is described by<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m40">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-1-3">
<title>2.1.3 Takagi-Sugeno Observer</title>
<p>For nonlinear systems <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> a weighted combination of linear Luenberger observers (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Luenberge, (1971)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">Luenberger (1964)</xref>) can be used, which is denoted as Takagi-Sugeno Observer (TSO). The TS observer is obtained from the TS system <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> by introducing the output error-feedback term <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m42">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Tanaka and Sano, 1994a</xref>). For a <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>&#x2261;<italic>C</italic> (see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref>) it holds<sup>2</sup>:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m643">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>with the reconstructed states <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the reconstructed outputs <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>.</p>
<p>For the error dynamics <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m46">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m47">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>it follows with <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eqs 7</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> (with the <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic>, see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2-2-2">Section 2.2.2</xref>)<xref ref-type="fn" rid="fn2">
<sup>2</sup>
</xref>:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>Within this contribution (and the previously published works in (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Gauterin et al., 2014</xref>) and (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>)) the TS-observer is implemented to reconstruct the disturbing wind speed <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, that is used as the premise variable <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m50">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, scheduling the feedforward and feedback signal (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> with <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m51">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Therefore, the TS-observer does not represent a typical <italic>disturbance</italic> observer for explicit disturbance <italic>rejection</italic>, rather than a <italic>premise</italic> observer to reconstruct the disturbance signal <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as premise variable <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m53">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, that is used to influence the controllable system inputs with the premise variable governed control signal scheduling (see explanation for <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2-4-3">Section 2.4.3</xref>). For the wind turbine application, the premise variable <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m54">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> often comprises the reconstructed, <italic>disturbing</italic> wind speed <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (within this contribution, the premise variable consists just of the reconstructed wind speed <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, i.e. <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m57">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> holds), therefore the premise observer is also denoted as <italic>disturbance</italic> observer in the following (see also the observer classification in <xref ref-type="sec" rid="s2-4-3">Section 2.4.3</xref>).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Global Lyapunov Approach Based Takagi-Sugeno Controller and Observer Design</title>
<p>The state-feedback gains <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> and error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> are achieved from the stability condition, based on a Lyapunov approach: Assigning a simple, quadratic Lyapunov function, the following <italic>global</italic> stability condition yields<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m58">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x21d4;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>&#x227b;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>for the <italic>common</italic> and <italic>global</italic>, respectively, symmetric, positive definite matrix <italic>P</italic> &#x227b; 0 and the system-states <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or error-states <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. That is, if the common, symmetric and positive definite matrix <italic>P</italic> exists, which holds the stability condition for the common and global, respectively, quadratic Lyapunov function <italic>V</italic> <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>, the system is globally asymptotically stable and the state- and error-feedback-gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> can be derived from <italic>P</italic> as shown in the following two <xref ref-type="sec" rid="s2-2-1">Subsection 2.2.1</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2-2-2">Subsection 2.2.2</xref>, further information given e.g., in (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Lendek et al., 2010</xref>), (<xref ref-type="bibr" rid="B38">Wang et al., 1996</xref>) and (<xref ref-type="bibr" rid="B35">Tanaka and Sugeno, 1992</xref>).</p>
<p>Hereinafter, the Lyapunov approach <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> is denoted as the <italic>global</italic> Lyapunov approach.</p>
<sec id="s2-2-1">
<title>2.2.1 Global Controller</title>
<sec id="s2-2-1-1">
<title>LMI derivation</title>
<p>With <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it follows (for the <italic>individual</italic> input-matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>)<sup>1</sup>:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>With the pre- and postmultiplication <italic>P</italic>
<sup>&#x2212;1</sup> &#x22c5; &#x25a1; and &#x25a1;&#x22c5; <italic>P</italic>
<sup>&#x2212;1</sup>, the thereby necessary substitution <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m63">
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">q</mml:mi>
<mml:mi>.</mml:mi>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the introduction of the slag parameter <italic>M</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> &#x3d; <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> <italic>X</italic> (to avoid the bilinear term <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> <italic>X</italic> within the resulting inequality) the following inequality for the Lyapunov function dynamics is derived from <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref>:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>The inequality <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref> is solvable with a LMI-solver, if a <italic>discrete</italic> number of LMIs is derived from <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>. Therefore, the convex properties of the membership functions <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> <italic>h</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are exploited to derive the following LMI set with the intended discrete number of LMIs:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m65">
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>If the LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> is solvable, i.e., a positive definite matrix <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m66">
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>P</italic> &#x227b; 0, see <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>) exists, the Lyapunov approach <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> (and its derivative <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>) is fulfilled and the closed-loop system&#x2019;s stability is guaranteed.</p>
</sec>
<sec id="s2-2-1-2">
<title>Controller design procedure</title>
<p>Once a <italic>common</italic> matrix <italic>P</italic> and the slag parameter <italic>M</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are found with the LMI solver, the state-feedback gains <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are defined by <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> &#x3d; <italic>M</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> <italic>P</italic>. That is, for <italic>individual</italic> input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> the state-feedback gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> of the <italic>j</italic>th submodel and subcontroller, respectively, is designed in a way, that the subcontroller holds the LMI <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> and LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref>, the latter combining<sup>1</sup> the closed-loop dynamic of the <italic>j</italic>th submodel with the dynamic of <italic>all</italic> other or the <italic>direct adjacent</italic> submodels.</p>
</sec>
<sec id="s2-2-1-3">
<title>Number of LMIs</title>
<p>For the discrete number of combined<sup>1</sup> LMIs in the LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> it holds: <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m67">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,all</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>i</italic>
<sub>max</sub> &#x3d; <italic>j</italic>
<sub>max</sub> &#x3d; <italic>Nr</italic>). This number can be reduced to <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m68">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,adj.</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,all</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, if just submodels, that are <italic>direct adjacent</italic> to the <italic>j</italic>th submodel (see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref>), are blended. Additionally, the stability condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> comprises a single LMI. That is, for the controller design with <italic>individual</italic> input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> the total LMI set consists of <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m69">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,all&#x2215;adj.</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> LMIs. For the global Lyapunov approach with the global and <italic>single</italic> <italic>P</italic>-matrix, respectively this total LMI set is solved with a <italic>single</italic> execution of the LMI solver, i.e., the <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m70">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,all / adj.</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> LMIs are solved simultaneously.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-2-2">
<title>2.2.2 Global Observer</title>
<sec id="s2-2-2-1">
<title>LMI derivation</title>
<p>With <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it follows (for the <italic>common</italic> output-matrix <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2261; <italic>C</italic>)<sup>2</sup>:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>With the introduction of the slag parameter <italic>N</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; <italic>P L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (to avoid the bilinear term <italic>P L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> within the resulting inequality) the following inequality for the error dynamics is derived from <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref> holds (as explained for <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>), if the LMI set<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m74">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>is satisfied, i.e., a positive definite matrix <italic>P</italic> &#x227b; 0 (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>) exists, so that the Lyapunov approach <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> (and its derivative <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>) is fulfilled and the error system&#x2019;s stability is guaranteed.</p>
</sec>
<sec id="s2-2-2-2">
<title>Observer design procedure</title>
<p>Once a <italic>common</italic> matrix <italic>P</italic> and the slag parameter <italic>N</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> are found with the LMI solver, the error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> are defined by <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; <italic>P</italic>
<sup>&#x2212;1</sup> <italic>N</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>. That is, for a <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2261; <italic>C</italic> the error-feedback gain <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> of the <italic>i</italic>th submodel and subobserver, respectively is designed in a way, that the subobserver holds the LMI <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> and the LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref>, the latter just comprising the error dynamics of <italic>each single</italic> submodel (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) in an individual and single LMI, respectively (and not combining the dynamics of <italic>all</italic> or <italic>direct adjacent</italic> submodels).</p>
</sec>
<sec id="s2-2-2-3">
<title>Number of LMIs</title>
<p>For the discrete number of individual LMIs in the LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> it holds: <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m75">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Obs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. As <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> defines a single LMI for each submodel and subobserver, respectively, there is no need to consider <italic>direct adjacent</italic> submodels in the observer design with a <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic>. Additionally, the stability condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> comprises a single LMI. That is, for the observer design with a <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic> the total LMI set consists of <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m76">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Obs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> LMIs. For the global Lyapunov approach with the global and <italic>single</italic> <italic>P</italic>-matrix, respectively this total LMI set is solved with a <italic>single</italic> execution of the LMI solver. i.e., the <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m77">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Obs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> LMIs are solved simultaneously.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Local Lyapunov Approach for Takagi-Sugeno Controller and Observer Design</title>
<p>For the proposed <italic>local</italic> Lyapunov approach the <italic>local</italic> stability condition<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m78">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x21d4;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mo>&#x227b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>holds for the <italic>individual</italic> and <italic>local</italic>, respectively, symmetric, positive definite matrix <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x227b; 0 and the system-states <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or error-states <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Compared to the <italic>common</italic> and <italic>global</italic> Lyapunov-approach <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>, a number of <italic>Nr</italic> <italic>individual</italic> Lyapunov functions <italic>V</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (with <italic>i</italic> &#x2208; [1, <italic>Nr</italic>]) are used instead of <italic>one</italic> common Lyapunov function <italic>V</italic> (in the global Lyapunov approach <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>). That is, for <italic>each</italic> submodel (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) an individual Lyapunov function <italic>V</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is defined.</p>
<p>Accordingly, the LMI derived for the closed-loop dynamics <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> and error dynamics <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> is simplified, as the convex blending becomes obsolete, if the Lyapunov stability condition is defined for <italic>each</italic> submodel individually (compare <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eq. 20</xref> with <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>).</p>
<sec id="s2-3-1">
<title>2.3.1 Local Controller LMI</title>
<p>For the local Lyapunov approach the inequality derived for the <italic>closed-loop</italic> dynamics (with <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) results in<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m82">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2254;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>The inequality (<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>) holds, if the LMI<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m83">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>is satisfied, i.e., <italic>individual</italic> and local, respectively positive definite matrices <italic>X</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> exist, which fulfill <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2-3-2">
<title>2.3.2 Local Observer LMI</title>
<p>The same simplification holds for the <italic>error dynamics</italic>, i.e. for the local Lyapunov approach the inequality derived for the error dynamics (with <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) results in:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m85">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The inequality (<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eq. 20</xref>) holds, if the LMI<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m86">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>is satisfied, i.e. <italic>individual</italic> and local, respectively positive definite matrices <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> exist, which fulfill <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2-3-3">
<title>2.3.3 Local Controller and Observer Design Procedure</title>
<p>Once the <italic>individual</italic> matrix <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and the slag parameter <italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (for local controller design) or <italic>N</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (for local observer design) is found with the LMI solver, the state-feedback gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> or error-feedback gain <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is defined by <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; <italic>M</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> or <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m87">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. That is, the state-feedback gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> or error-feedback gain <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> of the <italic>i</italic>th submodel and subcontroller or subobserver, respectively is designed in a way, that the subcontroller or subobserver holds the LMI <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> and the LMI set <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref>, the latter just comprising the state or error dynamics of <italic>each single</italic> submodel (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) in an individual and single LMI, respectively (and not combining the dynamics of <italic>all</italic> or <italic>direct adjacent</italic> submodels).</p>
</sec>
<sec id="s2-3-4">
<title>2.3.4 Number of LMIs</title>
<p>As the local Lyapunov approach simplifies and reduces, respectively the set of combined LMIs (for the local Lyapunov approach the LMI set comprises just <italic>two</italic> LMIs: LMI <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref> and the LMI of the positive definite matrix <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x227b; 0, see <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>), the parallel and simultaneously, respectively to be solved LMIs are reduced (from <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m88">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global,all&#x2215;adj.</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">global</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Obs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m89">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Local</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">LMI,Cntrl&#x2215;Obs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> LMIs), too. Thereby, the LMI solver is executed <italic>Nr</italic> times consecutively for the local Lyapunov approach (due to the individual <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>-matrix in <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>), while the LMI solver for the global Lyapunov approach is executed just once, because of the <italic>common</italic> <italic>P</italic> matrix in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>. Therefore, the flexibility of the LMI solver in assigning desired pole locations of the closed-loop system is increased for the local Lyapunov approach. The less conservative task for the LMI solver enables the specification of tighter performance constraints for the local Lyapunov approach, e.g., smaller pole regions (by implementing pole region constraints in form of additional LMIs, see <xref ref-type="sec" rid="s2-5">Section 2.5</xref>), and results in more flexible and consistent specifications of the desired closed-loop dynamics, denoted as the <italic>general objective</italic> of the local Lyapunov approach.</p>
</sec>
<sec id="s2-3-5">
<title>2.3.5 Subsequent, Global Lyapunov Stability Analysis</title>
<p>Note: With the local Lyapunov approach and the resulting LMIs <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref>, just the small signal stability is evaluated, i.e., considering the operating point depicted in the linear submodel, if a positive definite matrix <italic>P</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> exists. To ensure the global stability of the convexly blended submodels, a final stability analysis has to be performed, enveloping all combined closed-loop submodels. This final stability analysis is executed in the subsequent, global Lyapunov stability analysis described in <xref ref-type="sec" rid="s2-4-4">Section 2.4.4</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Local Lyapunov Approach in Wind Turbine Control Application</title>
<sec id="s2-4-1">
<title>2.4.1 Structural Dynamical Design Model</title>
<p>For the wind turbine (WT) controller design, the authors use simplified structural dynamical models, based on lumped-masses and joined with discrete spring- and damper-elements (e.g., (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Bianchi et al., 2007</xref>), (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Georg, 2015</xref>) or (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>)). These models comprise just the essential and costly wind turbine components rotor, drive train and tower. Within this contribution, the rotor blade dynamic is represented, while the tower dynamic is neglected (see <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>). The rotor model is composed of the rotor <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m90">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lades, rotating as one rigid body in the rotor plane (denoted with <italic>rotor rotation</italic> (<italic>speed</italic>) <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m91">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>) and <italic>translating</italic> with <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m92">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> in and against the wind direction (denoted by the subscripted index <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m93">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>). The drive train is represented by its rigid body <italic>R</italic>otation (denoted by the subscripted index <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m94">
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Structural dynamical design model of a wind turbine (in side- and front-view) with the two degree of freedom: &#x2022; <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m97">
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="blue">
<mml:mtext>blade translation</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mstyle>
</mml:math>
</inline-formula> (in up- and downwind direction) and &#x2022; drive train dynamic, i.e., <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m98">
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mtext>rotor and generator rotation (speed)</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mstyle>
</mml:math>
</inline-formula> for the rigid body model of the rotor and drive train. The blue depicted ball bearings enable just the translation <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m99">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the discrete rotor model in relation to the discrete drive train model (i.e., in wind direction), while the red depicted bearings enable just the drive train rotation <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m100">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> along its horizontal axis and suspend any other coupling of drive train rotation and tower translation. Linear, single headed arrows represent translations, forces or translatory spring- and damper-elements, while linear, double headed arrows represent rotations. The parameters <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m101">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m102">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m103">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> represent the discrete component masses, discrete spring coefficients and discrete damping coefficients of the discrete component model <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m104">
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (with <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m105">
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>(lade) or <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m106">
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>(otation) of the drive train.)</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g002.tif"/>
</fig>
<p>After linearising an elaborated WT simulation model for <italic>i</italic> stationary operating points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> (with <italic>i</italic> &#x2208; [1, <italic>Nr</italic>]), the controller design submodels <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are composed with the linearisation coefficients. Thereby, mechanical couplings between those components are specified or neglected, as explained in <xref ref-type="sec" rid="s2-4-4">Section 2.4.4</xref>. The specification of the design submodels <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are given in Tables A2, A3 in the appendix.</p>
</sec>
<sec id="s2-4-2">
<title>2.4.2 Wind Turbine Control Objectives, Loading and Operation Concept</title>
<p>In wind turbine (WT) application the controller intends&#x2014;besides energy yield optimisation&#x2014;for mechanical load mitigation, due to vast environmental loads acting on the complete WT structure. Besides the ultimate, mechanical loads (that occur for single moments and the corresponding ultimate stress must not exceed the material strength), fatigue, mechanical loads have to be examined. Those fatigue loads, also denoted as <italic>Damage Equivalent Loads</italic> (<italic>DEL</italic>, i.e., a mean amplitude with the equivalent damaging effect like constantly or stochastically changing amplitudes, e.g., resulting from turbulent wind time series), characterise the damaging effect resulting from load cycles, occurring all over the components&#x2019; lifetime (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Clem ens et al., 2020</xref>).</p>
<p>Ascribed to the generator characteristics, two operating modes have to be distinguished: In the <italic>partial load range</italic>, the generator is operated below rated power and the energy yield is optimised by generator torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>
</sub> control, i.e., the generator torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>
</sub> is one of the two actuating signals. In <italic>full load range</italic>, the generator is operated at rated power. Therefore, the energy extraction from the inflow with the WT rotor is restricted to rated generator power by the pitch angle <italic>&#x3b2;</italic> control, influencing the blade aerodynamics and mechanical torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> generation of the rotor by rotating the complete rotor blade along its longitudinal axis (see <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>). Hence, the pitch angle <italic>&#x3b2;</italic> is the second actuating signal of a wind turbine controller, i.e., <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m107">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> holds. In this contribution, a collective pitch control algorithm is utilised, i.e., all blades are actuated with the same pitch angle. In Appendix Table A1, the control signals <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m108">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> for all 27 stationary operating points in partial and full load range are listed.</p>
</sec>
<sec id="s2-4-3">
<title>2.4.3 Implemented Wind Turbine Controller Structure</title>
<p>Within this contribution an observer-based feedforward-feedback controller in TS framework is utilised and applied to wind turbine control.</p>
<p>For the feedforward-feedback controller the extended <italic>parallel distributed compensation</italic> (PDC) controller <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> is used.</p>
<p>To attenuate the effect of the disturbing wind speed, a disturbance-observer is used (see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-3">Section 2.1.3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>) to determine the rotor effective wind speed <italic>v</italic>
<sub>
<italic>eff</italic>
</sub>. For the disturbance observer, the WT main component model (see <xref ref-type="sec" rid="s2-4-1">Section 2.4.1</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2-4-4">Section 2.4.4</xref>) with the highest disturbance sensitivity is used, i.e., for wind turbine systems the downwind and upwind blade deflection <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m109">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
<xref ref-type="fn" rid="fn3">
<sup>3</sup>
</xref> is most sensitive to disturbances caused by wind speed fluctuations, due to the very low bending stiffness of the blades (in normal direction to its profile chord). Therefore, the disturbance observer reconstructs the disturbing, effective wind speed <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">eff</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and blade translation speed <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m111">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> from the blade translation error <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m112">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> determined from the measured and reconstructed blade translation <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m113">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>. For this purpose, the disturbance observer design model is augmented by a simple wind model (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Ekelund, 1994</xref>), expanding the state vector <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m114">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with the reconstructed wind speed <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (and disturbance signal <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m116">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively) <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m117">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and augmenting the state space model <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref> accordingly (with <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m118">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; see also (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>)). Therefore, the used TS disturbance observer, resulting from the integration of a disturbing model in the plant model and augmenting the state vector <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m120">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> with the disturbing wind state <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is classified as an <italic>Extended State Observer</italic> (see (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Li et al., 2014</xref>)), that is represented in the Takagi-Sugeno framework.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Block digram of the observer-based Takagi-Sugeno wind turbine controller.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g003.tif"/>
</fig>
<p>The reconstructed wind speed <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as premise variable <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m123">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, scheduling the nonlinearity of the system and utilised for the membership function <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m124">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the feedforward signal <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m125">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and feedback signal <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m126">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref>. Therefore, the disturbance observer does not intend for a disturbance <italic>rejection</italic>, rather than for an observer-based controller scheme with disturbance <italic>reconstruction</italic>, influencing the controllable system inputs (see also <xref ref-type="sec" rid="s2-1-3">Section 2.1.3</xref>).</p>
<p>Within this contribution, triangular-shaped<xref ref-type="fn" rid="fn4">
<sup>4</sup>
</xref> membership functions <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) are used, just blending directly adjacent submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) (see <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> and the explanations in <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref>). Because of the reduced number of (triangular) membership functions (i.e., just the direct adjacent membership functions are taken into account and not all membership functions), also the number of submodels included in the feedback controller and observer design&#x2014;based on the <italic>global</italic> Lyapunov approach&#x2014;is reduced (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref>) (Note: For the <italic>local</italic> Lyapunov approach an individual Lyapunov function <italic>V</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is defined for <italic>each</italic> submodel (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>), because of the local stability condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>. Therefore, the convex blending with the membership functions <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m127">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obsolete and the form of the membership functions has no influence on the design, as just the <italic>i</italic> th submodel is included in the observer design&#x2014;see <xref ref-type="sec" rid="s2-3">Section 2.3</xref>.)</p>
<p>The augmented state, input and output matrices <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m128">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as well as the augmented steady system states <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m130">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and steady input states <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m131">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, used within this contribution, are given in Table A2 to Table A6. Additionally, the state feedback gain matrices <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and error-feedback gain matrices <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m132">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are listed in Table A7 and Table A8.</p>
</sec>
<sec id="s2-4-4">
<title>2.4.4 Decomposed Wind Turbine System and Subsequent Lyapunov Stability Analysis</title>
<p>Mechanical and mechatronic systems, like wind turbines (WT), are characterised by the pole locations of the coupled mechanical components. Due to the widely spaced, open-loop pole locations of the WT system (see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>), it is advantageous for the controller and observer design models to decompose the <italic>coupled</italic>, nonlinear system submodel (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) into <italic>decoupled</italic> reduced submodels&#x2014;denoted with <italic>component models</italic>&#x2014;just comprising the dynamics of the individual, mechanical main components like the rotor blade submodels <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and drive train submodels <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (also described in (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>), but now upgraded with the rotor blade submodels <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Pole locations of the error dynamics (achieved within the wind speed observer design) for an increasing upper bound <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m136">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (from left to right), applied to the <inline-formula id="inf764">
<mml:math id="m764">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (upper row) and <inline-formula id="inf1750">
<mml:math id="m1750">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (lower row), restricted to the four submodels <italic>i</italic> &#x2208;[15,18] that are relevant for the wind turbine simulations with the prescribed wind speeds <italic>v</italic>(<italic>t</italic>) between 14&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic> and 16&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic>. The <italic>O</italic>pen-<italic>L</italic>oop, real-valued <italic>p</italic>oles <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m137">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>p</italic> &#x3d; 1) of the wind model and the open-loop, conjugate complex-valued poles of the blade model <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m138">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>p</italic> &#x3d; 2 &#x2228; <italic>p</italic> &#x3d; 3) are depicted in grey colour, while the closed-loop real-valued (<italic>p</italic> &#x3d; 1, see <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Section 3.2</xref> and <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>) and closed-loop, conjugate complex-valued (<italic>p</italic> &#x3d; 2 &#x2228; <italic>p</italic> &#x3d; 3) poles <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m139">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf766">
<mml:math id="m766">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global wind observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>with</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>&#x2208;</mml:mi>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf1751">
<mml:math id="m1751">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local wind observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>with</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>&#x2208;</mml:mi>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are depicted in green or orange colour and are distinguished by the superscripted index <italic>w</italic>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g004.tif"/>
</fig>
<p>Thereby, couplings between the components&#x2019; degree of freedom are neglected within the component controller and observer design models, like the missing axial coupling between drive train and main frame/tower depicted in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> (just plain ball bearings are defined). Despite this substantial assumption, the component design models achieve satisfying controller performance, while increasing the controller design flexibility significantly.</p>
<p>The corresponding design models are derived from the elaborated NREL FAST 5&#xa0;MW reference wind turbine (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Jonkman, 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Jonkman and Buhl (2005)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B13">Jonkman et al. (2009)</xref>) simulation model, based on a convex sum of 27 linearised submodels (defined for piecewise equidistant, steady and effective wind speeds from <italic>v</italic> &#x2208; [3&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic>, 25&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic>]; see Table A1), received from the NREL FAST WT linearisation (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Jonkman and Jonkman, 2016</xref>). Within this linearisation, all aerodynamic and structural dynamic characteristics defined in the elaborated NREL FAST 5&#xa0;MW reference wind turbine are accounted (see also explanations given in (<xref ref-type="bibr" rid="B24">P&#xf6;schke et al., 2020</xref>)).</p>
<p>Once the component controllers and observers are designed, the corresponding state-feedback gains (<inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m140">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m141">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>) and observer gains <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m142">
<mml:mfenced open="(" close="">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m143">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>) are superposed for the overall controller gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and observer gain <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>. The stability of the convexly blended <italic>i</italic> submodels is analysed with the superposed gains <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> in a subsequent, global Lyapunov stability analysis (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3-5">Section 2.3.5</xref>), separately for the controller and error dynamics (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Yoneyama et al. (1998)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">Ma et al. (1998)</xref>). Although, the separation principle and overall stability proof, respectively of separately designed observer and controller is just valid for <italic>measurable</italic> premise variables <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m144">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B40">Yoneyama et al. (1998)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">Ma et al. (1998)</xref>), it is shown in (<xref ref-type="bibr" rid="B26">P&#xf6;schke et al., 2022</xref>) for a separated observer and controller design, that the overall stability is also ensured for <italic>reconstructed</italic> premise variables <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m145">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, under the assumption of a maximum estimation error in the premise variable with <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m146">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>. Therefore, the stability proof and separation principle, respectively holds for <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m147">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>. Even though the maximum error estimation is missing in this contribution, it is assumed, that <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m148">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> and the separation principle holds. The missing error estimation and overall stability proof corresponding to (<xref ref-type="bibr" rid="B26">P&#xf6;schke et al., 2022</xref>) has to be given in future work. That is, within this contribution just separated controller and observer syntheses are executed in regard to a pragmatic design process that intends for less conservative state and error state feedback gains <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, like explained in <xref ref-type="sec" rid="s1">Section 1</xref>. Thus, the design process is focused on an automated controller and observer design, i.e., the Lyapunov approach was selected to achieve the controller and observer gains in a systematic and traceable procedure, rather than to ensure the overall stability of the observer-based system dynamics. Though, the stability condition of the Lyapunov approach is exploited (separately in the controller and observer design) to abbreviate the iterative design process, i. e., all controller and observer design parameter specifications, resulting in unstable dynamics, are eliminated within the controller and observer synthesis to expedite the design process.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-5">
<title>2.5 LMI Constraints of the Pole Regions</title>
<p>With the linear matrix inequalities <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eqs 13</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq 21</xref> the pole locations are just restricted to the left half of the complex pole map. Additional constraints need to be defined to tighten the pole location on smaller pole regions. As described in (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Chilali and Pascal, 1996</xref>), additional bounds specified in the complex pole map can be transformed into LMI, which are applied to wind turbine control e.g., in (<xref ref-type="bibr" rid="B25">P&#xf6;schke et al., 2019</xref>). Within this contribution, just <italic>vertical upper and lower bounds</italic> (representing the maximum and minimum decay rate <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m149">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m150">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>) and a <italic>cone angle</italic> <italic>&#x3b8;</italic> (representing the Damping ratio <italic>D</italic> with <italic>D</italic> &#x3d; cos(<italic>&#x3b8;</italic>)) are used and described in the Appendix Section A1.3. With these constraints, pole regions with symmetrical trapezium shape are defined (see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Simulations and Results</title>
<p>With the local Lyapunov approach, the <italic>general objective</italic> of a more flexible specification of the pole locations and increased consistency in the desired and achieved closed-loop system dynamics is intended (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3-4">Section 2.3.4</xref>). This general objective is analysed within this contribution for a wind turbine specific, <italic>particular objective</italic>&#x2014;the <italic>decreased</italic> observer performance and feedforward actuation&#x2014;described in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>. The achieved results from wind turbine simulations are presented in <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Section 3.2</xref>.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Simulation Design: Particular Objective of the Local Lyapunov Approach Within this Contribution</title>
<p>Within this contribution, the <italic>general objective</italic> of the local Lyapunov approach (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3-4">Section 2.3.4</xref>) is assessed for a particular wind speed observer performance, hereinafter denoted with the <italic>particular objective</italic>, supposed to be beneficial regarding load mitigation: For turbulent wind excitation, high mechanical loads (especially fatigue loads) often result from brisk <italic>feedforward</italic> actuation<xref ref-type="fn" rid="fn5">
<sup>5</sup>
</xref>. Therefore, the proposed local Lyapunov approach shall yield for a <italic>decreased</italic> disturbance reconstruction <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> performance&#x2014;affecting the premise variable <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2014;to attenuate the premise variable <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> driven feedforward actuation <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m154">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref>) with <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m155">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and to increase the feedback compensation <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m156">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-2">Section 2.1.2</xref>). That is for this particular objective, the closed-loop dynamics is defined in such a way, that the performance of the wind speed <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reconstruction and the precision of the feedforward actuation <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m158">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is intentionally lowered to achieve rising deviations, which are compensated by increased feedback controller actuation <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m159">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As the error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> govern the observer performance and these gains are achieved from the observer design according to the specified error-feedback pole regions, the pole region specification is varied by shrinking its size. That is, a significant modification of the pole regions is conducted with the local Lyapunov approach to achieve the <italic>particular objective</italic> of a decreased observer performance, resulting in mitigated mechanical loads, especially mitigated fatigue loads. To lower the wind speed observer performance and error dynamics (i.e., the wind speed <inline-formula id="inf1139">
<mml:math id="m1160">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> depending error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> in <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m160">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>
<xref ref-type="fn" rid="fn6">
<sup>6</sup>
</xref>), the upper bound <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m161">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the error dynamics&#x2019; pole region is increased, i.e., shifted towards the imaginary axis in the left half of the complex pole map, while the lower bound <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m162">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (located close to the open-loop poles) is kept constant (see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>). It is expected, that the error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> decrease with increasing upper bounds <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m163">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2197;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.28em"/>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2198;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as the distances between open-loop poles and closed-loop poles of the error dynamics <inline-formula id="inf1145">
<mml:math id="m1166">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decrease with increasing upper bounds <inline-formula id="inf1146">
<mml:math id="m1167">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and the quantity of the error-feedback gain depends on this distance <inline-formula id="inf1147">
<mml:math id="m1168">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<xref ref-type="fn" rid="fn7">
<sup>7</sup>
</xref>.</p>
<p>To distinguish the pole locations <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m165">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>), error-feedback gains <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m166">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (see Table A8) or mechanical loads like <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m167">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>), resulting from a number of <italic>w</italic> different error-feedback pole region specifications, the superscript index <italic>w</italic> (denoting the <italic>w</italic> different error-feedback pole regions and corresponding <italic>w</italic>ind speed observers) is introduced in the following. To analyse the error-feedback gains <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m168">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m615">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model-based wind speed observer, the following state space equation is relevant (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>), describing the reconstructed blade component dynamics:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m169">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x308;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m1770">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>with the <italic>j</italic> components <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m170">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> of the reconstructed and augmented state vector <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and with <italic>j</italic> matrix elements <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m172">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the error-feedback gain <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m173">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Within this contribution, the <italic>general objective</italic> of an increased <italic>flexibility</italic> in the observer-based controller design and increased <italic>consistency</italic> of the desired and achieved system dynamics (see <xref ref-type="sec" rid="s2-3-4">Section 2.3.4</xref>) is analysed with the <italic>particular objective</italic> of an decreased observer performance and feedforward actuation, resulting from shrinking pole regions. That is, for both Lyapunov approaches identical upper bound variation and shrinking pole regions are defined and the <italic>flexibility</italic> and <italic>consistency</italic> of both approaches are compared with the help of several metrics (like pole locations, error-feedback gains, reconstructed wind speeds, pitch angles, pitch rate and rotation speed deviations): Regarding the <italic>flexibility</italic>, the <italic>minimum</italic> pole region dimension is determined. That is, for all poles it is examined, if the poles are located <italic>inside</italic> the imposed pole region after executing the error-feedback gain <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> design. The intended, <italic>particular objective</italic> of a decreased observer performance of the <italic>local</italic> Lyapunov approach is fulfilled, if this approach leads to a smaller, minimum pole region than the global Lyapunov approach, enabling the specification of tighter performance constraints for the system dynamics. Regarding the <italic>consistency</italic> of desired and achieved system dynamics, it is analysed, if the shrinking poles regions result in decreased feedforward pitch angles <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FF</italic>
</sub> and increased feedback pitch angles <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FB</italic>
</sub> with decreased pitch rates <inline-formula id="inf1157">
<mml:math id="m1178">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and increased, resulting rotation speed deviations &#x394;<italic>&#x3c9;</italic>.</p>
<p>In addition, the control objectives of mitigated ultimate and fatigue loads are analysed for identical WT controller pole region specifications, but related to both disturbance observer design approaches.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Simulation Results: Disturbance Observer Variation, Resulting System Dynamics and Mechanical Loads</title>
<p>For each Lyapunov approach, five different disturbance observers for the <inline-formula id="inf730">
<mml:math id="m730">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (denoted in the following with the superscripted index <inline-formula id="inf759">
<mml:math id="m759">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>w</mml:mtext>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and for the <inline-formula id="inf710">
<mml:math id="m710">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (denoted with <inline-formula id="inf709">
<mml:math id="m709">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are designed&#x2014;based on five different pole regions with shrinking size&#x2014;and the resulting closed-loop dynamics as well as the resulting mechanical loads on the WT components are analysed.</p>
<sec id="s3-3-1">
<title>Pole regions and submodels</title>
<p>In <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, the pole region specifications for both design approaches are listed. For the analysed wind time series excitation with prescribed wind speeds <italic>v</italic>(<italic>t</italic>) between 14&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic> and 16&#xa0;<italic>m</italic>/<italic>s</italic>, just four of the <italic>i</italic> &#x2208; [1,27], from linearisation achieved submodels (denoted with the subscripted index <italic>i</italic>) are convexly blended. Therefore, just these four submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) with <italic>i</italic> &#x2208; [15,18] are taken into account in the results and discussion.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>
<italic>Description</italic> of the TS disturbance observers (i.e., wind speed observers) (for the wind speed observers <italic>w</italic> in <italic>A</italic> to <italic>E</italic>, based on the <inline-formula id="inf758">
<mml:math id="m758">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global Lyapunov-approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and for the wind observers <italic>w</italic> in <italic>F</italic> to <italic>J</italic>, based on the <inline-formula id="inf711">
<mml:math id="m711">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local Lyapunov-approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with the cone angle, and the lower and the upper bounds of the five pole regions (see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>), defined by the <inline-formula id="inf1307">
<mml:math id="m3130">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade error state damping <inline-formula id="inf1308">
<mml:math id="m1174">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf13109">
<mml:math id="m3131">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade decay rates <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m175">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m176">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">
<inline-formula id="inf747">
<mml:math id="m747">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf748">
<mml:math id="m748">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf749">
<mml:math id="m749">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf750">
<mml:math id="m750">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf751">
<mml:math id="m751">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf712">
<mml:math id="m712">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf713">
<mml:math id="m713">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf714">
<mml:math id="m714">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf715">
<mml:math id="m715">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf716">
<mml:math id="m716">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Lyapunov-approach</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf752">
<mml:math id="m752">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf753">
<mml:math id="m753">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf754">
<mml:math id="m754">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf755">
<mml:math id="m755">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf756">
<mml:math id="m756">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1711">
<mml:math id="m1711">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1712">
<mml:math id="m1712">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1713">
<mml:math id="m1713">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1714">
<mml:math id="m1714">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1715">
<mml:math id="m1715">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m177">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
<td align="center">0.6</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m178">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
<td align="center">0.5</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m179">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">6.0</td>
<td align="center">5.0</td>
<td align="center">4.0</td>
<td align="center">3.0</td>
<td align="center">2.0</td>
<td align="center">6.0</td>
<td align="center">5.0</td>
<td align="center">4.0</td>
<td align="center">3.0</td>
<td align="center">2.0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s3-3-2">
<title>Pole locations</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> shows the resulting <italic>p</italic> pole locations <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m180">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the corresponding open-loop dynamics (denoted with the superscripted index <italic>OL</italic>), as well as the closed-loop dynamics (denoted with the superscripted index <italic>w</italic> for the <inline-formula id="inf732">
<mml:math id="m732">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>w</mml:mtext>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf733">
<mml:math id="m733">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf728">
<mml:math id="m728">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mtext>local wind observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and error dynamics, respectively, achieved within the disturbance observer design, in the complex pole map. As the disturbance observer design model and wind speed observer design model, respectively, consists of the vibrating <inline-formula id="inf1125">
<mml:math id="m1120">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model (with its two states <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m181">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> see <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Eq. 22</xref>) and the non-vibrating wind model (with the wind speed state <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the design model posses three poles (i.e., <italic>p</italic> &#x2208; [1,3]): the conjugated-complex blade poles <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m183">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2228;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>inside</italic> the pole map, for <italic>p</italic> &#x3d; 2 &#x2228; <italic>p</italic> &#x3d; 3) and the real-valued wind model pole <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m184">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>on</italic> the real axis of the pole map, for <italic>p</italic> &#x3d; 1). In <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> the distances <disp-formula id="e123">
<mml:math id="m1886">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>between open-loop poles <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m186">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and closed-loop poles <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m187">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in the pole map are given for each of the <italic>p</italic> &#x2208; [1,3] poles of the wind and blade model. Additionally, the related average distance <disp-formula id="e124">
<mml:math id="m189">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula> of the <italic>single</italic> submodel <italic>i</italic> and the average distance <disp-formula id="e125">
<mml:math id="m571">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula> of <italic>all four</italic> submodels are listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Distances <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m190">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> between the open-loop pole location <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m191">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and closed-loop pole locations <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m192">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of each of the <italic>p</italic> &#x2208; [1,3] poles (with <italic>p</italic> &#x3d; 1 for the real-valued pole of the wind model and <italic>p</italic> &#x3d; 2,3 for the complex-valued poles of the blade model) of a <italic>single</italic> submodel <italic>i</italic> in the pole map for the <italic>w</italic>th wind speed observer; average distance <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m193">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the <italic>single</italic> submodel <italic>i</italic>; average distance <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m194">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of <italic>all four</italic> submodels.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">
<inline-formula id="inf742">
<mml:math id="m742">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf743">
<mml:math id="m743">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf744">
<mml:math id="m744">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf745">
<mml:math id="m745">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf746">
<mml:math id="m746">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf717">
<mml:math id="m717">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf718">
<mml:math id="m718">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf719">
<mml:math id="m719">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf720">
<mml:math id="m720">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf721">
<mml:math id="m721">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m195">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.51</td>
<td align="char" char=".">0.53</td>
<td align="char" char=".">0.68</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">0.90</td>
<td align="char" char=".">1.22</td>
<td align="char" char=".">1.21</td>
<td align="char" char=".">1.01</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.50</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m196">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.39</td>
<td align="char" char=".">5.65</td>
<td align="char" char=".">1.32</td>
<td align="char" char=".">0.75</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.56</td>
<td align="char" char=".">2.07</td>
<td align="char" char=".">1.20</td>
<td align="char" char=".">0.88</td>
<td align="char" char=".">1.78</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m197">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.39</td>
<td align="char" char=".">5.65</td>
<td align="char" char=".">1.32</td>
<td align="char" char=".">0.75</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.56</td>
<td align="char" char=".">2.07</td>
<td align="char" char=".">1.20</td>
<td align="char" char=".">0.88</td>
<td align="char" char=".">1.78</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m198">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.52</td>
<td align="char" char=".">0.53</td>
<td align="char" char=".">0.68</td>
<td align="char" char=".">0.88</td>
<td align="char" char=".">1.22</td>
<td align="char" char=".">1.21</td>
<td align="char" char=".">1.02</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.50</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m199">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.41</td>
<td align="char" char=".">5.68</td>
<td align="char" char=".">1.34</td>
<td align="char" char=".">0.76</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.59</td>
<td align="char" char=".">2.12</td>
<td align="char" char=".">1.26</td>
<td align="char" char=".">0.91</td>
<td align="char" char=".">1.79</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m200">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.41</td>
<td align="char" char=".">5.68</td>
<td align="char" char=".">1.34</td>
<td align="char" char=".">0.76</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.59</td>
<td align="char" char=".">2.12</td>
<td align="char" char=".">1.26</td>
<td align="char" char=".">0.91</td>
<td align="char" char=".">1.79</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m201">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.52</td>
<td align="char" char=".">0.53</td>
<td align="char" char=".">0.68</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">0.88</td>
<td align="char" char=".">1.22</td>
<td align="char" char=".">1.21</td>
<td align="char" char=".">1.02</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.50</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m202">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.42</td>
<td align="char" char=".">5.68</td>
<td align="char" char=".">1.35</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.60</td>
<td align="char" char=".">2.13</td>
<td align="char" char=".">1.28</td>
<td align="char" char=".">0.92</td>
<td align="char" char=".">1.80</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m203">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.42</td>
<td align="char" char=".">5.68</td>
<td align="char" char=".">1.35</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.81</td>
<td align="char" char=".">2.60</td>
<td align="char" char=".">2.13</td>
<td align="char" char=".">1.28</td>
<td align="char" char=".">0.92</td>
<td align="char" char=".">1.80</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m204">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">1.52</td>
<td align="char" char=".">0.53</td>
<td align="char" char=".">0.67</td>
<td align="char" char=".">0.80</td>
<td align="char" char=".">0.87</td>
<td align="char" char=".">1.21</td>
<td align="char" char=".">1.22</td>
<td align="char" char=".">1.02</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.50</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m205">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.44</td>
<td align="char" char=".">5.70</td>
<td align="char" char=".">1.37</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.80</td>
<td align="char" char=".">2.62</td>
<td align="char" char=".">2.18</td>
<td align="char" char=".">1.34</td>
<td align="char" char=".">0.95</td>
<td align="char" char=".">1.81</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m206">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.44</td>
<td align="char" char=".">5.70</td>
<td align="char" char=".">1.37</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.80</td>
<td align="char" char=".">2.62</td>
<td align="char" char=".">2.18</td>
<td align="char" char=".">1.34</td>
<td align="char" char=".">0.95</td>
<td align="char" char=".">1.81</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m207">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.10</td>
<td align="char" char=".">3.94</td>
<td align="char" char=".">1.11</td>
<td align="char" char=".">0.77</td>
<td align="char" char=".">0.84</td>
<td align="char" char=".">2.11</td>
<td align="char" char=".">1.78</td>
<td align="char" char=".">1.14</td>
<td align="char" char=".">0.85</td>
<td align="char" char=".">1.36</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m208">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.11</td>
<td align="char" char=".">3.96</td>
<td align="char" char=".">1.12</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.83</td>
<td align="char" char=".">2.13</td>
<td align="char" char=".">1.82</td>
<td align="char" char=".">1.18</td>
<td align="char" char=".">0.86</td>
<td align="char" char=".">1.36</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m209">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.12</td>
<td align="char" char=".">3.97</td>
<td align="char" char=".">1.12</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.83</td>
<td align="char" char=".">2.14</td>
<td align="char" char=".">1.83</td>
<td align="char" char=".">1.19</td>
<td align="char" char=".">0.87</td>
<td align="char" char=".">1.37</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m210">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.14</td>
<td align="char" char=".">3.98</td>
<td align="char" char=".">1.14</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.82</td>
<td align="char" char=".">2.15</td>
<td align="char" char=".">1.86</td>
<td align="char" char=".">1.24</td>
<td align="char" char=".">0.89</td>
<td align="char" char=".">1.37</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m211">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.12</td>
<td align="char" char=".">3.96</td>
<td align="char" char=".">1.12</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.83</td>
<td align="char" char=".">2.13</td>
<td align="char" char=".">1.82</td>
<td align="char" char=".">1.19</td>
<td align="char" char=".">0.87</td>
<td align="char" char=".">1.36</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s3-3-3">
<title>Error feedback gains</title>
<p>The related error-feedback gain matrices <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m212">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with their <italic>j</italic> elements <inline-formula id="inf595">
<mml:math id="m595">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> described in <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Eq. 22</xref>) are summarised in Table A8. To assess the <inline-formula id="inf593">
<mml:math id="m593">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> deviations resulting from the shrinking pole regions, two different <italic>mean</italic> Euclidian norms <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m216">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m217">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are calculated as metrics of the error-feedback gains <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m218">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> for each of the <inline-formula id="inf757">
<mml:math id="m757">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mtext>global wind speed</mml:mtext>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf729">
<mml:math id="m729">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mtext>local wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and both metrics averaging all, four incorporated submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15, 18]:</p>
<p>The metric <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m219">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> cumulates all three <inline-formula id="inf600">
<mml:math id="m600">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> elements (with <italic>j</italic> &#x2208; [1, 3])<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m574">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf494">
<mml:math id="m481">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</inline-formula> The metrics <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m575">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are calculated separately for <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m573">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (to gain the wind speed state <inline-formula id="inf596">
<mml:math id="m596">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Eq. 22</xref>) and <inline-formula id="inf597">
<mml:math id="m597">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (to gain the blade states <inline-formula id="inf577">
<mml:math id="m577">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf578">
<mml:math id="m578">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x308;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>): <disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m579">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>with</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>The results are depicted in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Mean Euclidean norm <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m220">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and average, mean Euclidean norm <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m221">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the error-feedback gain matrices <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>v</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>) of the <inline-formula id="inf735">
<mml:math id="m735">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global wind speed</mml:mtext>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf741">
<mml:math id="m741">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mtext>to</mml:mtext>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (i.e., <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>A</italic>, <italic>E</italic>]) and <inline-formula id="inf727">
<mml:math id="m727">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local wind speed observers</mml:mtext>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mtext>to</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (i.e., <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>F</italic>, <italic>J</italic>], see Table A8) for increasing upper bounds <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m222">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (with <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m223">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> for the average, mean Euclidean norm of the <italic>wind model</italic> error-feedback gains (<italic>j</italic> &#x3d; 3) and <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m1224">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> for the average, mean Euclidean norm of the <inline-formula id="inf1310">
<mml:math id="m1332">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>lade</italic> error-feedback gains (<italic>j</italic> &#x3d; 1,2))</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">
<inline-formula id="inf736">
<mml:math id="m736">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf737">
<mml:math id="m737">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf738">
<mml:math id="m738">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf739">
<mml:math id="m739">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf740">
<mml:math id="m740">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf722">
<mml:math id="m722">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf723">
<mml:math id="m723">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf724">
<mml:math id="m724">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf725">
<mml:math id="m725">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf726">
<mml:math id="m726">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1203">
<mml:math id="m1325">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.1</td>
<td align="char" char=".">15.6</td>
<td align="char" char=".">10.1</td>
<td align="char" char=".">6.2</td>
<td align="char" char=".">4.4</td>
<td align="char" char=".">14.9</td>
<td align="char" char=".">13.4</td>
<td align="char" char=".">9.1</td>
<td align="char" char=".">5.4</td>
<td align="char" char=".">4.7</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m226">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.2</td>
<td align="char" char=".">15.7</td>
<td align="char" char=".">10.2</td>
<td align="char" char=".">6.3</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">15.1</td>
<td align="char" char=".">13.6</td>
<td align="char" char=".">9.5</td>
<td align="char" char=".">5.7</td>
<td align="char" char=".">5.0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m227">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.3</td>
<td align="char" char=".">15.8</td>
<td align="char" char=".">10.3</td>
<td align="char" char=".">6.4</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">15.1</td>
<td align="char" char=".">13.7</td>
<td align="char" char=".">9.6</td>
<td align="char" char=".">5.8</td>
<td align="char" char=".">5.2</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m228">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.4</td>
<td align="char" char=".">15.9</td>
<td align="char" char=".">10.4</td>
<td align="char" char=".">6.5</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">15.2</td>
<td align="char" char=".">13.9</td>
<td align="char" char=".">10.0</td>
<td align="char" char=".">6.1</td>
<td align="char" char=".">5.5</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m229">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.2</td>
<td align="char" char=".">15.7</td>
<td align="char" char=".">10.3</td>
<td align="char" char=".">6.4</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">15.1</td>
<td align="char" char=".">13.7</td>
<td align="char" char=".">9.6</td>
<td align="char" char=".">5.7</td>
<td align="char" char=".">5.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m230">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2.6</td>
<td align="char" char=".">0.9</td>
<td align="char" char=".">1.2</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
<td align="char" char=".">1.3</td>
<td align="char" char=".">2.3</td>
<td align="char" char=".">1.9</td>
<td align="char" char=".">1.6</td>
<td align="char" char=".">1.1</td>
<td align="char" char=".">0.4</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m231">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">14.0</td>
<td align="char" char=".">15.7</td>
<td align="char" char=".">10.2</td>
<td align="char" char=".">6.2</td>
<td align="char" char=".">4.3</td>
<td align="char" char=".">14.9</td>
<td align="char" char=".">13.5</td>
<td align="char" char=".">9.4</td>
<td align="char" char=".">5.6</td>
<td align="char" char=".">5.1</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s3-3-4">
<title>Membership functions</title>
<p>To visualise the convex blending of direct adjacent submodels (<italic>A</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>, <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>), the time series of the membership functions <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> for a step-shaped wind time series are depicted in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. Note: As the premise variable in this contribution is defined by <italic>one</italic> parameter <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the membership function <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) is identical to the weighting function <italic>w</italic>
<sub>
<italic>k</italic>,<italic>l</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) (see <xref ref-type="sec" rid="s2-4-3">Section 2.4.3</xref>, especially footnote<sup>4</sup>). Therefore, just <italic>two</italic> submodels are blended at the same time (for all operating points between two steady state operating points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>; see also the triangular-shaped <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) progression (with <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) &#x2261; <italic>w</italic>
<sub>
<italic>k</italic>,<italic>l</italic>
</sub> (<italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub>) for <italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> &#x3d; <italic>z</italic>
<sub>1</sub> &#x3d; <italic>z</italic> with <italic>k</italic>
<sub>max</sub> &#x3d; 1) in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>).</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Exemplarily time series of the membership functions <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> for the <inline-formula id="inf767">
<mml:math id="m767">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global wind speed observer</mml:mtext>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>i</italic> &#x2208;[15,18]) for the step-shaped wind time series depicted in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-3-5">
<title>Wind turbine simulations, actuation signals, pitch rate deviations, rotation speed deviations and resulting mechanical loads</title>
<p>To assess the closed-loop system dynamics (see <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>), a disturbing step-shaped time series of 150&#xa0;s duration is applied to the system, visualising the effect of the particular wind speed observer design (with decreased performance, see <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>) on the actuation signals. The resulting time series <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m233">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m234">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m235">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> were achieved with NREL FAST 5&#xa0;MW reference wind turbine simulations, embedded in a Matlab Simulink model, using the wind speed observer-based PDC controller <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> (i.e., for all simulations the same PDC feedback-controller<xref ref-type="fn" rid="fn8">
<sup>8</sup>
</xref> is utilised) with step-shaped wind time series as disturbing excitation. For clarity, the simulations are restricted to the full load range with pitch angle actuation, i.e., the generator torque is kept constant (see <xref ref-type="sec" rid="s2-4-2">Section 2.4.2</xref> and Table A1).</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Time series segment of wind speed reconstruction <inline-formula id="inf1224">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (left column), feedforward pitch actuation <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FF</italic>
</sub> (mid column) and feedback pitch actuation <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FB</italic>
</sub> (right column), with the observer-based controller and step disturbance signals for an increasing upper bound <inline-formula id="inf2225">
<mml:math id="m2246">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> resulting in shrinking pole regions, applied to the <inline-formula id="inf769">
<mml:math id="m769">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>A</italic>, <italic>E</italic>], see upper subplots) and <inline-formula id="inf1753">
<mml:math id="m1753">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>F</italic>, <italic>J</italic>], see lower subplots).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g006.tif"/>
</fig>
<p>The given wind speeds <italic>v</italic> and the reconstructed wind speeds <inline-formula id="inf682">
<mml:math id="m607">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> of the step-shaped wind time series are depicted in the left column of Figure 6, the actuated feedforward and feedback pitch angles <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m307">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf683">
<mml:math id="m608">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are depicted in the mid and right column of <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>. The resulting ultimate and mean pitch angle deviations, i.e. the pitch rates <inline-formula id="inf684">
<mml:math id="m609">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf685">
<mml:math id="m610">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are depicted in the left column of <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7A,B</xref>; the closed-loop system dynamics, i.e. the ultimate and standard drive train rotation speed deviations <inline-formula id="inf680">
<mml:math id="m611">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf679">
<mml:math id="m612">
<mml:mtext>std</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>std</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with the rated rotation speed <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>), are depicted in the right column of <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7A,B</xref>.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Actuation speed and pitch angle deviations, respectively (so called <italic>pitch rate</italic> <inline-formula id="inf2233">
<mml:math id="m2254">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>), i.e. ultimate <inline-formula id="inf2234">
<mml:math id="m2255">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and mean <inline-formula id="inf1035">
<mml:math id="m1056">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> pitch rates for the <inline-formula id="inf770">
<mml:math id="m770">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>,</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mtext>global wind speed observers and</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf1752">
<mml:math id="m1752">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>,</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mtext>local wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (normalised to <inline-formula id="inf936">
<mml:math id="m957">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf937">
<mml:math id="m958">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; see left column of subplot <bold>A,B</bold>). Rotation speed deviations &#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>w</italic>
</sup> (with <inline-formula id="inf938">
<mml:math id="m959">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> and the rated rotation speed <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>), i.e. ultimate max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>w</italic>
</sup>) and standard std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>w</italic>
</sup>) rotation speed deviations [normalised to max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>A</italic>
</sup>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>A</italic>
</sup>); see right column of subplot <bold>A,B</bold>]. The ultimate deviations <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m260">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>w</italic>
</sup>) (see subplot <bold>A</bold>) result from the ultimate load analysis and the mean deviations <inline-formula id="inf940">
<mml:math id="m961">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and standard deviations std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>w</italic>
</sup>) (see subplot <bold>B</bold>) result from the fatigue load analyses of the step-shaped wind time series, depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g007.tif"/>
</fig>
<p>In addition, the step-shaped wind time series &#x2013; representing a typical wind increase and wind decrease event (i.e. a disturbing step up and step down signal) within a turbulent wind excitation time series &#x2013; is used to assess the ultimate and fatigue loads resulting from the closed-loop system dynamics of both approaches. For this load assessment, five different loads are analysed that are crucial or at least very important for the wind turbine&#x2019;s main component design of tower, blades and the drive train: <list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; The tower bending moment <italic>in</italic> wind direction (also denoted with the <italic>fore-aft</italic> bending moment, <italic>TwrBsMyt</italic>) and <italic>normal</italic> to the wind direction (also denoted with the <italic>side-to-side</italic> bending moment, <italic>TwrBsMxt</italic>), calculated for the tower base,</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; the blade bending moment <italic>in wind direction</italic> (i.e., resulting from blade bending out of the rotor plane, also denoted with the <italic>flapwise</italic> or <italic>out-of-plane</italic> bending moment, <italic>RootMyb1</italic>) and blade bending moment <italic>inside the rotor plane</italic> (<italic>edgewise</italic> or <italic>in-plane</italic> bending moment, <italic>RootMxb1</italic>), calculated for the blade root (next to the hub body) of the first blade, and</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; the torsional torque (&#x394;<italic>Tq</italic>) along the drive train axis.</p>
</list-item>
</list>The ultimate and fatigue loads, resulting from the closed-loop system dynamics, are depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. To eliminate effects, resulting from simulation initialisation, the time period 0<italic>s</italic> &#x2264; <italic>t</italic>
<sub>
<italic>CutOff</italic>
</sub> &#x2264; 10<italic>s</italic> of all time series is not taken into account in the load evaluation. (Note: If the fatigue loads in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> just differ even in the third or fourth decimal place, these differences are of significance. Because, the listed fatigue loads in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> result from a wind times series of extremely short duration (of 150&#xa0;s), while wind turbines typically operate for 20 years with approximately 97% availability. That is, also fourth decimal place differences in the fatigue loads, depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, do have an enormous impact on the expected wind turbine lifetime, as all damages cumulate over the complete lifetime. This cumulation does not apply to ultimate loads, as these loads occur rarely in a wind turbine&#x2019;s lifetime).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Ultimate loads max<sup>
<italic>w</italic>
</sup> (&#x2026;) and fatigue loads <inline-formula id="inf618">
<mml:math id="m640">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (also denoted with <italic>Damage Equivalent Loads</italic> or <italic>Damage Equivalent Amplitudes</italic> <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>) resulting from the closed-loop dynamics of a step-shaped wind time series with a mean wind speed of <inline-formula id="inf619">
<mml:math id="m641">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>14</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>), for the <inline-formula id="inf760">
<mml:math id="m760">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext> different global wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf762">
<mml:math id="m762">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>resulting from the global Lyapunov design approach with</mml:mtext>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the <inline-formula id="inf1755">
<mml:math id="m1755">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mtext>local wind speed observers</mml:mtext>
<mml:mtext>(resulting from the local Lyapunov design approach with</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf1756">
<mml:math id="m1756">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>,</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, normalised to the ultimate load max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> (&#x2026;) or fatigue load <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m242">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the global wind speed observer <italic>A</italic>. For the ultimate and fatigue loads, the tower bending moment <italic>TwrBsMyt</italic> and <italic>TwrBsMxt</italic> (at the tower base&#x2014;top row), the blade bending moment <italic>RootMyb</italic>1 and <italic>RootMxb</italic>1 (at the blade root section&#x2014;mid row) and the drive train torque &#x394;<italic>Tq</italic> (bottom row) are depicted.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fcteg-03-787530-g008.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Discussion</title>
<p>Both Lyapunov approaches fulfill the <italic>particular objective</italic> to decrease the disturbance observer performance and feedforward actuation, while increasing the feedback actuation for shrinking pole region dimensions, resulting in mitigated mechanical loads (see <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>). But the local approach achieves significantly increased flexiblity and consistency of the desired and resulting system dynamics than the global approach:</p>
<sec id="s4-1">
<title>Pole locations</title>
<p>The open-loop poles of the wind turbine system, depicted with gray symbols in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, are widely spaced, as significant distances between the real-valued wind model poles <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m243">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (on the real axis of the pole map) and the conjugated-complex blade poles <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m244">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>&#x2228;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>in</italic> the pole map) exist. With increasing upper bounds <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m605">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, resulting in shrinking pole regions<xref ref-type="fn" rid="fn9">
<sup>9</sup>
</xref>, the closed-loop pole locations <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m246">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are shifted for both design approaches inside the left half of the pole map in direction of the imaginary axis and towards the open-loop poles <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m247">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. Thereby, the average distances <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m248">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in the complex pole map decrease (i.e., <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m249">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, e.g., <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m250">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> and <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>). Just for the last global and local wind speed observers the distances increase, i.e., <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m251">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m252">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, as the closed-loop poles (and their real-values <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m253">
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively) are shifted beyond the open-loop poles <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m254">
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in direction of the imaginary axis. Therefore, those two wind speed observers <italic>E</italic> and <italic>J</italic> are not accounted in the following evaluations, but they are relevant for the local approach assessment, as described in the following with regard to the pole region violation.&#x2014;For the wind speed observer poles, based on the local Lyapunov approach (see <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>F</italic>, <italic>I</italic>] in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>), the pole distances <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m255">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> decrease steadily, while the distances <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m256">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> for the wind speed observer poles, based on the global Lyapunov approach (see <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>A</italic>, <italic>D</italic>]), show a local maximum for the wind speed observer <italic>B</italic> (i.e., <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m257">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>). Thus, the local Lyapunov approach is rated to be more coincident in regard to a desired pole location specification. Additionally, it is obvious from the pole locations depicted in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, that the local Lyapunov approach is more effective and flexible, respectively, as all poles are located <italic>inside</italic> the specified pole regions, while the global Lyapunov approach is not able to satisfy the pole region specifications for the smallest pole region, resulting in poles located <italic>outside</italic> the specified pole regions (see the pole location <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m258">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the global wind speed observer <italic>E</italic> in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4E</xref>). That is, the local Lyapunov approach is more flexible in assigning desired pole locations than the global Lyapunov approach.</p>
<p>(Note, that the LMI solver is capable to find solutions, even if the pole region LMIs are violated. However, the resulting poles are still located in the left half of the complex pole map and fulfill the basic stability condition for the corresponding closed-loop or error dynamics.)</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>Error-feedback gains</title>
<p>With the decreasing pole distances <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m259">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, also the error-feedback gains <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m606">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>&#x2014;representing a measure or the effort of all error states acting on the <italic>w</italic>th observer&#x2014;are mitigated. For all<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref> local wind speed observer designs these gains decrease expectedly with increasing upper bound <inline-formula id="inf681">
<mml:math id="m261">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and with the reduced pole distances <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m262">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (i.e., <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m263">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>). Corresponding to the pole distances <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m264">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, the local wind speed observer gains <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m265">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are mitigated steadily (and yield lower gains <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m266">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
</mml:math>
</inline-formula>), while the global wind speed observer gains show a local maximum of <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m267">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> for the wind speed observer <italic>B</italic> (i.e., <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m268">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>), demonstrating the increased consistency of the desired and achieved error-feedback gains <inline-formula id="inf547">
<mml:math id="m569">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the local Lyapunov approach.</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>Wind speed reconstruction and actuation signals</title>
<p>With the mitigated error-feedback gains <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m269">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, the reconstructed states <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m270">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, especially the reconstructed wind speeds <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, are mitigated, too (see <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>
<xref ref-type="fn" rid="fn11">
<sup>11</sup>
</xref>): While the reconstructed wind speed <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m272">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a single and arbitrary time point t &#x003D; t<sub>1</sub> decreases <italic>steadily</italic> for the wind speed observer design with local Lyapunov approach (i.e., <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m273">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref>, see left column in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>), the reconstructed wind speed <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m274">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the wind speed observer design with global Lyapunov approach decreases <italic>unsteadily</italic> (i.e., <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m275">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, corresponding to the unsteady decrease of the mean Euclidean norm of the wind error state gains <inline-formula id="inf584">
<mml:math id="m584">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold-italic">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the global wind speed observers (with <italic>w</italic> [<italic>A</italic>, <italic>E</italic>], see <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>; i.e., <inline-formula id="inf585">
<mml:math id="m585">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>)<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref>.</p>
<p>The mitigated, reconstructed wind speeds <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m278">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> of both approaches result in the following actuation signals: The mitigated wind speeds <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m279">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> lead to less dominant feedforward pitch actuation <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FF</italic>
</sub>&#x2014;just governed by the wind speed driven feedforward actuation <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m280">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>u</italic>
<sub>
<italic>FF</italic>
</sub> &#x2261; <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FF</italic>
</sub> and <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m281">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>) according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> and the steady state pitch angles &#x3b2;<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub> (listed in Table A1)&#x2014;and increase the feedback pitch angles <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>FB</italic>
</sub> (see mid and right column in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>). That is, corresponding to the decreased, reconstructed wind speeds <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m282">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> (and mean wind state feedback gains <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m283">
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>), the feedforward pitch angles of the local wind speed observers <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m284">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>F</italic>, <italic>I</italic>]<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref>) are mitigated steadily (i.e., <inline-formula id="inf589">
<mml:math id="m589">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see mid column in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>) and yield steadily increased feedback pitch angles (i.e., <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m286">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see right column in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>), while the feedforward pitch angles of the global wind speed observers <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m287">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>A</italic>, <italic>D</italic>]) decrease unsteadily (i.e., <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m288">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>) and yield correspondingly increasing feedback pitch angles <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m289">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>A</italic>, <italic>D</italic>]). Thus, the intended particular objective of a steadily decreasing feedforward-actuation with increasing feedback-compensation (see <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref>) is achieved with the local, not with the global Lyapunov wind speed observer design approach.</p>
</sec>
<sec id="s4-4">
<title>Pitch rate deviations and rotation speed deviations</title>
<p>The pitch angle deviations result in corresponding pitch and rotation speed metrics: With the steadily mitigated premise variable <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m290">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> of the local wind speed observer <italic>F</italic> to <italic>I</italic>, the ultimate pitch rates <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m317">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and mean pitch rates <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m318">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m319">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) decrease steadily, too (see left column in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7A,B</xref>), while the unsteadily decreasing wind speeds <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m293">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> of the global wind speed observers <italic>A</italic> to <italic>D</italic> lead to unsteadily decreasing ultimate pitch rates <inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m294">
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and mean pitch rates <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m295">
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>mean</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As the pitch rates <inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decrease, increasing system dynamic deviations appear, e.g. represented by the metric of the drive train rotation speed deviations max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>), that increase steadily for the local wind speed observers (with max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>F</italic>
</sup>) &#x2248; max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>G</italic>
</sup>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>F</italic>
</sup>) &#x2248; std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>
<sup>
<italic>G</italic>
</sup>)) and unsteadily for the global wind speed observers (see right column in Figure 7 A,B). Thus, the local Lyapunov approach achieves the expected system dynamics with increased consistency between the desired and achieved pitch rate deviations and rotation speed deviations, compared to the global Lyapunov approach.</p>
</sec>
<sec id="s4-5">
<title>Load mitigation</title>
<p>The ultimate and fatigue loads resulting from closed-loop dynamics with the step-shaped wind excitation (depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>) are satisfying for both approaches, but especially for the local Lyapunov approach. In the following, the ultimate and fatigue loads are first evaluated separately for each of the two Lyapunov approaches (see Table A9), then the loads from both approaches are compared with each other (see Table A10). <list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; Ultimate Loads (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8A</xref>): The ultimate tower bending moments max(<italic>TwrBsMyt</italic>) and max(<italic>TwrBsMxt</italic>), as well as the ultimate in-plane blade bending moments max(<italic>RootMxb</italic>1) are mitigated for both Lyapunov approaches, and for the local Lyapunov approach these ultimate loads decrease even steadily (see lines 1 to 3&#xa0;in Table A9; with one marginal exception for max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>(<italic>TwrBsMxt</italic>) &#x3c; max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>(<italic>TwrBsMxt</italic>)). The ultimate out-of-plane blade bending moments max(<italic>RootMyb</italic>1) and the ultimate drive train torque max(&#x394;<italic>Tq</italic>) increase slightly, but not significantly (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>A and lines 4 to 5&#xa0;in Table A9). &#x2013; Comparing both approaches with each other, for most pole regions lower ultimate loads are achieved with the local Lyapunov design approach (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref> and lines 1 to 5&#xa0;in Table A10).</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003; If a controller variation yields comparable or even lower ultimate loads, the controller (design approach) assessment depends on the fatigue loads.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; Fatigue Loads (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref>): The fatigue tower bending moments <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>TwrBsMyt</italic>) and <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>TwrBsMxt</italic>), as well as the fatigue drive train torque <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(&#x394;<italic>T</italic>) are mitigated for both Lyapunov approaches, and for the local Lyapunov approach these fatigue loads decrease steadily (see lines 6 to 8 in Table A9; with one exception for <inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m614">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>)</inline-formula>. The fatigue out-of-plane blade bending moments <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>RootMyb</italic>1) and in-plane blade bending moments <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>RootMxb</italic>1) increase slightly, but for the local Lyapunov approach the out-of-plane blade bending fatigue loads <inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m323">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decrease steadily (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref> and lines 9 to 10 in Table A9). &#x2013; Comparing both approaches with each other, for most pole regions lower fatigue loads are achieved with the local Lyapunov design approach, again (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref> and lines 6 to 10 in Table A10).</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2003; Additionally, the local wind speed observer design approach with the smallest pole region (see wind speed observer <italic>J</italic>) achieves the lowest fatigue loads for those bending moments and torsional torque compared to the fatigue loads, resulting from the global wind speed observer design (compare the fatigue loads of local wind speed observer <italic>J</italic> with the fatigue loads of all global wind speed observers for <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>TwrBsMyt</italic>), <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>TwrBsMxt</italic>)<xref ref-type="fn" rid="fn12">
<sup>12</sup>
</xref>, <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>RootMyb</italic>1) and <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(&#x394;<italic>Tq</italic>) in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>). &#x2013; Just the in-plane blade fatigue bending moments <italic>S</italic>
<sub>
<italic>eq</italic>
</sub>(<italic>RootMxb</italic>1) increase for the local wind speed observer design approach (as well as for the global approach). This fatigue load increase might result from the increasing rotation speed deviations max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>). Because, for identical wind times series and system excitations, respectively, increasing fatigue loads result from increasing amplitude and/ or increasing load cycles. As the rotation speed deviations max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) increase with the shrinking pole region dimension (see max(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) and std(&#x394;<italic>&#x3c9;</italic>) for WindObs <italic>w</italic> with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>G</italic>, <italic>J</italic>] in the right column of <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7A,B</xref>), it seems reasonable, that the fatigue load increase results from the increasing rotation speed, rather than from an amplitude increase. This assumption is also confirmed by the ultimate loads that decrease with the shrinking pole region size (see max(<italic>RootMxb</italic>1) for WindObs <italic>w</italic> with <italic>w</italic> &#x2208; [<italic>F</italic>, <italic>J</italic>] in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>), i.e. not the amplitudes of ultimate and fatigue loads, but the load cycles of the fatigue loads increase. Additionally, with the increasing rotor speed deviations, the number of blade passages through the tower shadow<xref ref-type="fn" rid="fn13">
<sup>13</sup>
</xref> increases, resulting in increasing load cycles and leading to increased fatigue loads.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Therefore, it seems promising as a subject of future work, to split the wind speed observer, based on a local Lyapunov approach, into two, separated wind speed observers: A <italic>feedforward</italic> wind speed observer&#x2014;specified with a similar pole region (like wind speed observer <italic>I</italic>, used within this contribution)&#x2014;with decreased reconstruction performance to assign the premise variable <inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m324">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to the feedforward actuation <inline-formula id="inf594">
<mml:math id="m594">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To compensate the decreased feedforward pitch rates <inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m326">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, an additional <italic>feedback</italic> wind speed observer with increased performance will be implemented, to assign its reconstructed wind speed <inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m327">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> to the feedback actuation. For this feedback wind speed observer, a tight pole region will be specified, located left from the open-loop poles, resulting in significantly increased error-feedback gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,<italic>FB</italic>
</sub> and reconstructed wind speeds <inline-formula id="inf3107">
<mml:math id="m328">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, so that the feedback pitch rates <inline-formula id="inf678">
<mml:math id="m1329">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> increase, resulting in mitigated rotation speed deviations and fatigue loads. Summing up the load evaluation, the local Lyapunov approach is rated to gain an increased consistency between intended and achieved load mitigation compared to the global approach. While the ultimate loads, achieved with the global and local wind speed observer approach are comparable, the local approach achieves an increased fatigue load mitigation. Because, for steadily shrinking pole regions with steadily decreasing feedforward actuation, the fatigue loads decrease steadily, too.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>With this contribution a local Lyapunov approach is introduced for controller and observer design in the Takagi-Sugeno framework. Compared to the common global Lyapunov approach, a more dedicated closed-loop dynamic is intended with the local Lyapunov approach, i.e., an increased flexibility in the design process and increased consistency between desired and achieved system dynamics is aspired.</p>
<p>The applicability and effectiveness of the local Lyapunov approach to wind turbine control is analysed with wind turbine simulations. The simulation results show, that the local Lyapunov approach makes it possible to influence the pole locations, the resulting error-feedback gains and closed-loop system dynamics more flexible and with an increased consistency between desired and achieved system dynamics than the global Lypunov approach. That is, with the local Lyapunov approach, the assignment of smaller pole regions is possible, enabling a higher flexibility in assigning desired system dynamics. Additionally, the local Lyapunov approach reaches an improved similarity between the desired and achieved closed-loop system dynamics, indicating the increased consistency of the local Lyapunov approach. As the local Lyapunov approach is less conservative, but more dedicated to the desired system dynamics, i.e., the design process achieves an increased flexibility and increased consistency, it is rated to have a higher potential in fulfilling primary and secondary control objectives, like energy yield optimisation and load mitigation in wind turbine application.</p>
<p>The evaluation of the local Lyapunov approach will be continued in oncoming studies, with the controller structure adapted to the new possibilities arising from the local design approach, like the separated reconstruction of the feedforward and the feedback premise variable in a split wind speed observer.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>Eckhard Gauterin and Horst Schulte devised the basic Takagi-Sugeno observer-based feedforward control concept for wind turbine control and conceptualized this study. Florian P&#x00F6;schke developed the linearised wind turbine model in Takagi-Sugeno framework and conceived the local Lyapunov approach. Florian P&#x00F6;schke expedited the implementation and development of the control concept in the simulation software, while Eckhard Gauterin conducted the simulation studies. All three authors analysed the results and Eckhard Gauterin created the manuscript, that was reviewed by all three authors.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<fn-group>
<fn id="fn1">
<label>1</label>
<p>With <italic>individual</italic> input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> a weighted <italic>combination</italic> of the <italic>i</italic>th submodel with <italic>all</italic> and the <italic>direct adjacent</italic> submodels (see <xref ref-type="sec" rid="s2-1-1">Section 2.1.1</xref>), respectively, is derived for the closed-loop dynamics, due to the individual weighting <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m303">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the individual input matrices <italic>B</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> for each submodel. Therefore, the double summation <italic>&#x2211;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> <italic>&#x2211;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> is necessary in <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref>.</p>
</fn>
<fn id="fn2">
<label>2</label>
<p>With a <italic>common</italic> output matrix <italic>C</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2261; <italic>C</italic> the weighted <italic>combination</italic> of the <italic>i</italic>th submodel with all and the direct adjacent submodels, respectively, is superfluous for the reconstructed closed-loop dynamics, as <inline-formula id="inf580">
<mml:math id="m580">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> holds for all submodel. Therefore, the single summation <italic>&#x2211;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is sufficient in <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>.</p>
</fn>
<fn id="fn3">
<label>3</label>
<p>Note: Within this contribution just the blade tip translations <inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m305">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> are assumed to be measurable, whereat the mean value <inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m306">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is utilised for calculating the error <inline-formula id="inf599">
<mml:math id="m599">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, fed back and amplified with the error gains <italic>L</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> to reconstruct the blade tip speed <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m308">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, blade tip acceleration <inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m309">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x308;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and temporal wind speed variations <inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m310">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn4">
<label>4</label>
<p>The <italic>triangular</italic> shape of the membership functions holds, if just <italic>one</italic> premise variable <italic>z</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> &#x3d; <italic>z</italic> (with <italic>k</italic> &#x3d; <italic>k</italic>
<sub>max</sub> &#x3d; 1) is defined. Because in this case, the membership function <italic>h</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>(<italic>z</italic>) (<xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>) is identical to the <italic>triangular</italic>-shaped weighting function <italic>w</italic>
<sub>
<italic>k</italic>,<italic>l</italic>
</sub>(<italic>z</italic>), see <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Eq. 2</xref>.</p>
</fn>
<fn id="fn5">
<label>5</label>
<p>These <italic>brisk</italic> feedforward-actuation result from feedforward specifications without dynamics (i.e., without any <italic>damping</italic> influence, e.g., from the <italic>K</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> gains), but simple convex blending of the steady states <inline-formula id="inf689">
<mml:math id="m311">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> (see <inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m312">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref>).</p>
</fn>
<fn id="fn6">
<label>6</label>
<p>with <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m313">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> (with <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m314">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>.</p>
</fn>
<fn id="fn7">
<label>7</label>
<p>As the pole location distance <inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m616">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>P</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>w</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>p</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> depends on the difference between <inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m617">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m618">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (i.e., <inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m619">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, see <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Section 3.2</xref> with <inline-formula id="inf677">
<mml:math id="m613">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m623">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, i.e., <inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m629">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), this distance <inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m620">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in-/decreases, if the error-feedback gain <inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m601">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in-/decreases&#x2014;and vice versa, i.e., <inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m621">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> in-/decreases for in-/decreasing <inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m622">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn8">
<label>8</label>
<p>PDC feedback controller: <italic>ct1010001</italic>
</p>
</fn>
<fn id="fn9">
<label>9</label>
<p>to realise the shrinking pole region size, compare the pole regions&#x2019; size (and location) in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> for the wind speed observer design A and F with E and J</p>
</fn>
<fn id="fn10">
<label>10</label>
<p>The global and local wind speed observers <italic>E</italic> and <italic>J</italic> are not taken into account, because of their (closed-loop) pole locations, which are moved beyond the open-loop pole locations, as explained before in the subsection Pole locations.</p>
</fn>
<fn id="fn11">
<label>11</label>
<p>If <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> is evaluated for a single and arbitrary time point, it is obvious, that <inline-formula id="inf1303">
<mml:math id="m2325">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula> (and <inline-formula id="inf1304">
<mml:math id="m1326">
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x302;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:math>
</inline-formula>) decreases, if <inline-formula id="inf1305">
<mml:math id="m1327">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is mitigated, while all other parameters and states do not change.</p>
</fn>
<fn id="fn12">
<label>12</label>
<p>with two exceptions for the tower <italic>side-to-side</italic>-bending moments <inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m321">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m322">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref> and line 7&#xa0;in <xref ref-type="table" rid="T12">Table A9</xref> as well as line 7&#xa0;in <xref ref-type="table" rid="T13">Table A10</xref>.</p>
</fn>
<fn id="fn13">
<label>13</label>
<p>Tower shadow (effect): The tower poses as an obstacle in the inflow that increases the dynamic pressure and decreases the wind speed in front, i.e. in upwind direction of the tower.</p>
</fn>
<fn id="fn14">
<label>14</label>
<p>with two exceptions for the tower <italic>side-to-side</italic>-bending moments <inline-formula id="inf1306">
<mml:math id="m1328">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</fn>
<fn id="fn15">
<label>15</label>
<p>Tower shadow (effect): The tower poses as an obstacle in the inflow that increases the dynamic pressure and decreases the wind speed in front, i.e., in upwind direction of the tower</p>
</fn>
</fn-group>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bianchi</surname>
<given-names>F. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>De Battista</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mantz</surname>
<given-names>R. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <source>Wind turbine control systems - principles, modelling and gain scheduling design</source>. <publisher-loc>London, United Kingdom</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag, London Limited</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bossanyi</surname>
<given-names>E. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>The design of closed loop controllers for wind turbines</article-title>. <source>Wind Energy (Chichester).</source> <volume>3</volume>, <fpage>149</fpage>&#x2013;<lpage>163</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/we.34</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Boyd</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>El Ghaoui</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feron</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Balakrishnan</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <source>Linear matrix inequalities in system and control theory</source>. <publisher-loc>Philadelphia</publisher-loc>: <publisher-name>SIAM</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chilali</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pascal</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>H<sub>&#x221e;</sub> design with Pole placement constraints: an LMI approach</article-title>. <source>IEEE Trans. Autom. Contr.</source> <volume>41</volume>, <fpage>358</fpage>&#x2013;<lpage>367</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/9.486637</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Clemens</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xf6;schke</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). &#x201c;<article-title>Assessment criteria for the mechanical loads of wind turbines applied to the example of active power control, s. 1-7, berlin, Germany</article-title>,&#x201d; in <conf-name>Proceedings of IFAC World Congress 2020</conf-name>, <conf-loc>Berlin, Germany</conf-loc>, <fpage>341</fpage>&#x2013;<lpage>347</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ekelund</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). &#x201c;<article-title>Speed control of wind turbines in the stall region</article-title>,&#x201d; in <source>IEEE conference on control applications</source> (<publisher-loc>Glasgow, United Kingdom</publisher-loc>), <fpage>227</fpage>&#x2013;<lpage>232</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kammerer</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Effective wind speed estimation: comparison between kalman filter and takagi-sugeno observer techniques</article-title>. <source>ISA-Transactions</source> <volume>62</volume>, <fpage>60</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Georg</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Disturbance compensation by wind speed reconstruction based on a takagi-sugeno wind turbine model</article-title>. <source>J. Phys. Conf. Ser.</source> <volume>524</volume>, <fpage>012072</fpage>. <comment>Proceedings &#x2018;The Science of Making Torque from Wind 2014&#x2019;. IOP Publishing</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/524/1/012072</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Georg</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Fault diagnosis and fault-tolerant control of wind turbines nonlinear Takagi-Sugeno and sliding mode techniques</article-title>. <comment>PhD thesis</comment>. <publisher-loc>Rostock, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>University Rostock, Fakult&#xe4;t f&#xfc;r Maschinenbau und Schiffstechnik</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jena</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rajendran</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A review of estimation of effective wind speed based control of wind turbines</article-title>. <source>Renew. Sustain. Energy Rev.</source> <volume>43</volume>, <fpage>1046</fpage>&#x2013;<lpage>1062</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rser.2014.11.088</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Johansen</surname>
<given-names>T. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shorten</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Murray-Smith</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>On the interpretation and identification of dynamic takagi-sugeno fuzzy models</article-title>. <source>IEEE Trans. Fuzzy Syst.</source> <volume>8</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>297</fpage>&#x2013;<lpage>313</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/91.855918</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jonkman</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>NWTC Design Codes (FAST). v8.16 edition</article-title>. <publisher-loc>Golden, CO</publisher-loc>: <publisher-name>National Renewable Energy Laboratory (NREL)</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jonkman</surname>
<given-names>J. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jonkman</surname>
<given-names>B. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). &#x201c;<article-title>Fast modularization framework for wind turbine simulation: full-system linearization</article-title>,&#x201d; in <source>The science of making torque from wind</source>, <volume>Vol. 753</volume>, <fpage>082010</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jonkman</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Butterfield</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Musial</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scott</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <source>Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development</source>. <comment>Technical report, NREL/TP-500-38060</comment>. <publisher-loc>Golden, Colorado</publisher-loc>: <publisher-name>National Renewable Energy Laboratory</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jonkman</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Buhl</surname>
<given-names>M. L.</given-names>
<suffix>Jr</suffix>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <source>FAST user&#x2019;s guide</source>. <comment>Technical report, NREL/EL-500-38230</comment>. <publisher-loc>Golden, Colorado</publisher-loc>: <publisher-name>National Renewable Energy Laboratory</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lendek</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guerra</surname>
<given-names>T. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Babu&#x161;ka</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>De Schutter</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <source>Stability analysis and nonlinear observer design using takagi-sugeno fuzzy models</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag Berlin Heidelberg</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>W.-H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <source>Disturbance observer-based control: Methods and applications</source>. <edition>1st edition</edition>. <publisher-loc>Boca Raton</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press Taylor and Francis Group</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Luenberger</surname>
<given-names>D. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1971</year>). <article-title>An introduction to observers</article-title>. <source>IEEE Trans. Autom. Contr.</source> <volume>16</volume>, <fpage>596</fpage>&#x2013;<lpage>602</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tac.1971.1099826</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Luenberger</surname>
<given-names>D. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1964</year>). <article-title>Observing the state of a linear system</article-title>. <source>IEEE Trans. Mil. Electron.</source> <volume>8</volume>, <fpage>74</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tme.1964.4323124</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lyapunov</surname>
<given-names>A. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <article-title>The general problem of the stability of motion</article-title>. <source>Int. J. Control</source> <volume>55</volume>, <fpage>531</fpage>&#x2013;<lpage>534</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207179208934253</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>X.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Z.-Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Y.-Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Analysis and design of fuzzy controller and fuzzy observer</article-title>. <source>IEEE Trans. Fuzzy Syst.</source> <volume>6</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>41</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/91.660807</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Poulsen</surname>
<given-names>N. K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bindner</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). <source>Estimation of wind speed in connection to a wind turbine</source>. <comment>Technical report</comment>. <publisher-name>The Technical University of Denmark</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ostergaard</surname>
<given-names>K. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brath</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stoustrup</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Estimation of effective wind speed</article-title>. <source>J. Phys. Conf. Ser.</source> <volume>75</volume>, <fpage>012082</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/75/1/012082</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>P&#xf6;schke</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fortmann</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Load mitigation and power tracking capability for wind turbines using a non-linear model-based controller</article-title>. <source>Wind Energy</source> <volume>23</volume>, <fpage>1792</fpage>&#x2013;<lpage>1809</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>P&#xf6;schke</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). &#x201c;<article-title>Lmi region-based nonlinear disturbance observer with application to robust wind turbine control</article-title>,&#x201d; in <source>New trends in observer-based control, emerging methodologies and applications in modelling, identification and control</source>. Editors <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Boubaker</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoud</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ragot</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reza Karimi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>D&#xe1;vila</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> <edition>1 edition</edition> (<publisher-name>Elsevier Books</publisher-name>), <fpage>35</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>P&#xf6;schke</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Petrovi&#x107;</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berger</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Neuhaus</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>H&#xf6;lling</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Martin</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Model-based wind turbine control design with power tracking capability: a wind-tunnel validation</article-title>. <source>Control Eng. Pract.</source> <volume>120</volume>, <fpage>105014</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.conengprac.2021.105014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rauh</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dehnert</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Romig</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lerch</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tibken</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Iterative solution of linear matrix inequalities for the combined control and observer design of systems with polytopic parameter uncertainty and stochastic noise</article-title>. <source>Algorithms</source> <volume>14</volume>, <fpage>205</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/a14070205</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlipf</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fischer</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carcangiu</surname>
<given-names>C. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rossetti</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bossanyi</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). &#x201c;<article-title>Load analysis of look-ahead collective pitch control using lidar</article-title>,&#x201d; in <conf-name>Deutsche Windenergiekonferenz DEWEK</conf-name>, <conf-loc>Bremen, Germany</conf-loc>.</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schulte</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gauterin</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Fault-tolerant control of wind turbines with hydrostatic transmission using takagi-sugeno and sliding mode techniques</article-title>. <source>Annu. Rev. Control</source> <volume>40</volume>, <fpage>82</fpage>&#x2013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.arcontrol.2015.08.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Takagi</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sugeno</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1985</year>). <article-title>Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control</article-title>. <source>IEEE Trans. Syst. Man. Cybern.</source> <volume>15</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>116</fpage>&#x2013;<lpage>132</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tsmc.1985.6313399</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H. O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <source>Fuzzy control systems design and analysis: A linear matrix inequality approach</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x26; Sons</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ikeda</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Fuzzy regulators and fuzzy observers: relaxed stability conditions and LMI-based designs</article-title>. <source>IEEE Trans. Fuzzy Syst.</source> <volume>6</volume>, <fpage>250</fpage>&#x2013;<lpage>265</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/91.669023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sano</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>A robust stabilization problem of fuzzy control systems and its application to backing up control of a truck-trailer</article-title>. <source>IEEE Trans. Fuzzy Syst.</source> <volume>2</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>119</fpage>&#x2013;<lpage>134</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/91.277961</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sano</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). &#x201c;<article-title>On the concept of fuzzy regulators and fuzzy observers</article-title>,&#x201d; in <conf-name>IEEE Conference on Fuzzy Systems</conf-name>, <conf-loc>Orlando, FL</conf-loc>, <fpage>767</fpage>&#x2013;<lpage>772</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sugeno</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1992</year>). <article-title>Stability analysis and design of fuzzy control systems</article-title>. <source>Fuzzy Sets Syst.</source> <volume>45</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>135</fpage>&#x2013;<lpage>156</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0165-0114(92)90113-i</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H. O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1997</year>). &#x201c;<article-title>Fuzzy regulators and fuzzy observers: a linear matrix-inequality approach</article-title>,&#x201d; in <conf-name>IEEE International Conference on Decision and Control</conf-name>, <conf-loc>San Diego, CA</conf-loc>, <fpage>1315</fpage>&#x2013;<lpage>1320</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>VanAntwerp</surname>
<given-names>J. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Braatz</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>A tutorial on linear and bilinear matrix inequalities</article-title>. <source>J. Process Control</source> <volume>10</volume>, <fpage>363</fpage>&#x2013;<lpage>385</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0959-1524(99)00056-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H. O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Griffin</surname>
<given-names>M. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <article-title>An approach to fuzzy control of nonlinear systems: stability and design issues</article-title>. <source>IEEE Trans. Fuzzy Syst.</source> <volume>4</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>14</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/91.481841</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H. O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tanaka</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Griffin</surname>
<given-names>M. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1995</year>). &#x201c;<article-title>Parallel distributed compensation of nonlinear systems by takagi-sugeno fuzzy model</article-title>,&#x201d; in <conf-name>Proceedings of FUZZ IEEE/IFES&#x2019;95</conf-name>, <conf-loc>Yokohoma, Japan</conf-loc>, <fpage>531</fpage>&#x2013;<lpage>538</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yoneyama</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nishikawa</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Katayama</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ichikawa</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1998</year>). <article-title>Output stabilization of takagi sugeno fuzzy systems</article-title>. <source>FUZZY sets Syst.</source> <volume>111</volume>, <fpage>253</fpage>&#x2013;<lpage>266</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0165-0114(98)00121-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zemouche</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zerrougui</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boulkroune</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rajamani</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zasadzinski</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). &#x201c;<article-title>A new lmi observer-based controller design method for discrete-time lpv systems with uncertain parameters</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2016 American Control Conference</conf-name>, <conf-loc>Boston, MA</conf-loc>, <fpage>2802</fpage>&#x2013;<lpage>2807</lpage>.</citation>
</ref>
</ref-list>
<app-group>
<app id="app1">
<title>Appendix</title>
<sec id="s10">
<title>Specification of all steady operation points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub>
</title>
<p>In <xref ref-type="table" rid="T4">Table A1</xref> all steady Operation Points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> of this work are listed.</p>
</sec>
<sec id="s11">
<title>Specification of the component submodels</title>
<p>In <xref ref-type="table" rid="T5">Tables A2</xref>&#x2013;<xref ref-type="table" rid="T11">A8</xref>, all matrices and steady states are listed, necessary to replicate the achieved results of this work with the help of NREL FAST 5MW reference wind turbine simulation software (see <xref ref-type="bibr" rid="B22">NREL (XXXX)</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">Jonkman and Buhl (2005)</xref> and <xref ref-type="bibr" rid="B13">Jonkman et al. (2009)</xref>). Note: As the disturbing wind time series and excitation, respectively is restricted to wind speeds from <italic>v</italic> &#x3d; 14<italic>m</italic>/<italic>s</italic> to <italic>v</italic> &#x3d; 16<italic>m</italic>/<italic>s</italic>, the corresponding <italic>i</italic> submodels are restricted to <italic>i</italic> &#x2208; (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Lendek et al., 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Jonkman and Jonkman, 2016</xref>) (see also explanation in <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Section 3.2</xref>).</p>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE A1</label>
<caption>
<p>States of the <italic>i</italic> steady state operations points <italic>OP</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> of the NREL FAST 5MW reference wind turbine with the wind speed <italic>v</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub>, rotor rotational speed <inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m336">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>, generator torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub> and pitch angle <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<italic>i</italic>
</th>
<th align="left">
<italic>v</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="left">
<italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m337">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">1</td>
<td align="left">3</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">2.912</td>
<td align="left">3.4</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">2</td>
<td align="left">4</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">5.193</td>
<td align="left">4.6</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">3</td>
<td align="left">5</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">8.079</td>
<td align="left">5.7</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">4</td>
<td align="left">6</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">11.646</td>
<td align="left">6.9</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">5</td>
<td align="left">7</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">15.843</td>
<td align="left">8.0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">6</td>
<td align="left">8</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">20.671</td>
<td align="left">9.2</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">7</td>
<td align="left">9</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">26.128</td>
<td align="left">10.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">8</td>
<td align="left">9.5</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">29.094</td>
<td align="left">10.9</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">9</td>
<td align="left">10</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">32.267</td>
<td align="left">11.4</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">10</td>
<td align="left">10.5</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">35.547</td>
<td align="left">12.0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">11</td>
<td align="left">11</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">40.433</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">12</td>
<td align="left">11.5</td>
<td align="left">2.2</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">13</td>
<td align="left">12</td>
<td align="left">4.1</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">14</td>
<td align="left">12.5</td>
<td align="left">5.5</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">15</td>
<td align="left">13</td>
<td align="left">6.6</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">16</td>
<td align="left">14</td>
<td align="left">8.6</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">17</td>
<td align="left">15</td>
<td align="left">10.4</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">18</td>
<td align="left">16</td>
<td align="left">12.0</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">19</td>
<td align="left">17</td>
<td align="left">13.4</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">20</td>
<td align="left">18</td>
<td align="left">14.8</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">21</td>
<td align="left">19</td>
<td align="left">16.1</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">22</td>
<td align="left">20</td>
<td align="left">17.4</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">23</td>
<td align="left">21</td>
<td align="left">18.6</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">24</td>
<td align="left">22</td>
<td align="left">19.7</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">25</td>
<td align="left">23</td>
<td align="left">20.8</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">26</td>
<td align="left">24</td>
<td align="left">22.0</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">27</td>
<td align="left">25</td>
<td align="left">23.0</td>
<td align="left">43.094</td>
<td align="left">12.1</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE A2</label>
<caption>
<p>State matrices <inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m338">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and augmented state matrices <inline-formula id="inf614">
<mml:math id="m339">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf615">
<mml:math id="m340">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model (for the submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]).</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf616">
<mml:math id="m341">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.82</td>
<td align="left">-5.41</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf617">
<mml:math id="m342">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.82</td>
<td align="left">-5.41</td>
<td align="left">9.58</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">-0.25</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf675">
<mml:math id="m343">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.88</td>
<td align="left">-5.36</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf676">
<mml:math id="m344">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.88</td>
<td align="left">-5.36</td>
<td align="left">9.51</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">-0.25</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf620">
<mml:math id="m345">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.92</td>
<td align="left">-5.35</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf621">
<mml:math id="m346">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.92</td>
<td align="left">-5.35</td>
<td align="left">9.48</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">-0.25</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf622">
<mml:math id="m347">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.95</td>
<td align="left">-5.30</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf623">
<mml:math id="m348">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-21.95</td>
<td align="left">-5.30</td>
<td align="left">9.38</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">-0.25</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T6" position="float">
<label>TABLE A3</label>
<caption>
<p>Input matrices <inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m349">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and augmented input matrices <inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m350">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m351">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model (for the submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]).</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m352">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-563.53</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m353">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-563.53</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m354">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-589.16</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m355">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-589.16</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m356">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-606.41</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m357">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-606.41</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m358">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-628.21</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m359">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-628.21</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T7" position="float">
<label>TABLE A4</label>
<caption>
<p>Common output matrix <inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m360">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and augmented common output matrix <inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m361">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m362">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model (for all submodels).</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m363">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m364">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">1</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T8" position="float">
<label>TABLE A5</label>
<caption>
<p>Steady states <inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m365">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> and augmented steady states <inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m366">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the <inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m367">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>lade model (for the submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]).</p>
</caption>
<table>
<tbody>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">3.61</td>
<td align="left"/>
<td align="left">3.61</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m368">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m369">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">13</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">3.15</td>
<td align="left"/>
<td align="left">3.15</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf345">
<mml:math id="m370">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf346">
<mml:math id="m371">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">14</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">2.73</td>
<td align="left"/>
<td align="left">2.73</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf347">
<mml:math id="m372">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf348">
<mml:math id="m373">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">15</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">2.44</td>
<td align="left"/>
<td align="left">2.44</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf349">
<mml:math id="m374">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf350">
<mml:math id="m375">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">&#x332;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">-</td>
<td align="left"/>
<td align="left">16</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T9" position="float">
<label>TABLE A6</label>
<caption>
<p>Steady state pitch angle <italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,<italic>i</italic>
</sub> and generator torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,<italic>i</italic>
</sub> (for the submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]).</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,15</sub>
</td>
<td align="left">6.6</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,15</sub>
</td>
<td align="left">43.094</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,16</sub>
</td>
<td align="left">8.6</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,16</sub>
</td>
<td align="left">43.094</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,17</sub>
</td>
<td align="left">10.4</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,17</sub>
</td>
<td align="left">43.094</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>&#x3b2;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>,18</sub>
</td>
<td align="left">12.0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>,18</sub>
</td>
<td align="left">43.094</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T10" position="float">
<label>TABLE A7</label>
<caption>
<p>State feedback matrices <inline-formula id="inf351">
<mml:math id="m376">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the (rigid body) <inline-formula id="inf352">
<mml:math id="m377">
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>otion drive train model (for the submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]).</p>
</caption>
<table>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf353">
<mml:math id="m378">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-1.31</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf354">
<mml:math id="m379">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-1.03</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf355">
<mml:math id="m380">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-0.85</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf356">
<mml:math id="m381">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-0.71</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"/>
<td align="left">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T11" position="float">
<label>TABLE A8</label>
<caption>
<p>Error state feedback gain matrices <inline-formula id="inf358">
<mml:math id="m383">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> of the blade model based wind speed observers <inline-formula id="inf359">
<mml:math id="m384">
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> for:</p>
<p>- <inline-formula id="inf459">
<mml:math id="m485">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Lyapunov approach with <inline-formula id="inf460">
<mml:math id="m486">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>- <inline-formula id="inf697">
<mml:math id="m697">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Lyapunov approach with <inline-formula id="inf698">
<mml:math id="m698">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>- submodels <italic>i</italic> &#x2208; [15,18]</p>
<p>- matrix elements <italic>j</italic> &#x2208; [1,3].</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">
<inline-formula id="inf409">
<mml:math id="m434">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf410">
<mml:math id="m435">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf411">
<mml:math id="m436">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf412">
<mml:math id="m437">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf413">
<mml:math id="m438">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf414">
<mml:math id="m439">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf415">
<mml:math id="m440">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf416">
<mml:math id="m441">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf417">
<mml:math id="m442">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf418">
<mml:math id="m443">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf360">
<mml:math id="m385">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">3.87</td>
<td align="left">2.81</td>
<td align="left">2.04</td>
<td align="left">1.28</td>
<td align="left">0.30</td>
<td align="left">4.06</td>
<td align="left">3.02</td>
<td align="left">1.79</td>
<td align="left">0.38</td>
<td align="left">-1.35</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf361">
<mml:math id="m386">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-13.31</td>
<td align="left">-15.30</td>
<td align="left">-9.80</td>
<td align="left">-5.92</td>
<td align="left">-4.22</td>
<td align="left">-14.19</td>
<td align="left">-12.90</td>
<td align="left">-8.78</td>
<td align="left">-5.23</td>
<td align="left">-4.46</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf362">
<mml:math id="m387">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">2.56</td>
<td align="left">0.88</td>
<td align="left">1.21</td>
<td align="left">1.43</td>
<td align="left">1.31</td>
<td align="left">2.27</td>
<td align="left">1.90</td>
<td align="left">1.61</td>
<td align="left">1.11</td>
<td align="left">0.39</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf363">
<mml:math id="m388">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">3.87</td>
<td align="left">2.81</td>
<td align="left">2.04</td>
<td align="left">1.28</td>
<td align="left">0.30</td>
<td align="left">4.07</td>
<td align="left">3.07</td>
<td align="left">1.84</td>
<td align="left">0.43</td>
<td align="left">-1.30</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf364">
<mml:math id="m389">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-13.44</td>
<td align="left">-15.45</td>
<td align="left">-9.95</td>
<td align="left">-6.05</td>
<td align="left">-4.28</td>
<td align="left">-14.33</td>
<td align="left">-13.14</td>
<td align="left">-9.18</td>
<td align="left">-5.57</td>
<td align="left">-4.85</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf365">
<mml:math id="m390">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">2.56</td>
<td align="left">0.88</td>
<td align="left">1.20</td>
<td align="left">1.43</td>
<td align="left">1.31</td>
<td align="left">2.26</td>
<td align="left">1.91</td>
<td align="left">1.61</td>
<td align="left">1.12</td>
<td align="left">0.40</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf366">
<mml:math id="m391">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">3.88</td>
<td align="left">2.81</td>
<td align="left">2.04</td>
<td align="left">1.28</td>
<td align="left">0.30</td>
<td align="left">4.07</td>
<td align="left">3.08</td>
<td align="left">1.85</td>
<td align="left">0.44</td>
<td align="left">-1.29</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf367">
<mml:math id="m392">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-13.49</td>
<td align="left">-15.50</td>
<td align="left">-10.01</td>
<td align="left">-6.10</td>
<td align="left">-4.31</td>
<td align="left">-14.39</td>
<td align="left">-13.22</td>
<td align="left">-9.30</td>
<td align="left">-5.68</td>
<td align="left">-4.98</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf368">
<mml:math id="m393">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">2.56</td>
<td align="left">0.88</td>
<td align="left">1.20</td>
<td align="left">1.43</td>
<td align="left">1.31</td>
<td align="left">2.26</td>
<td align="left">1.92</td>
<td align="left">1.61</td>
<td align="left">1.12</td>
<td align="left">0.40</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf369">
<mml:math id="m394">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">3.88</td>
<td align="left">2.81</td>
<td align="left">2.04</td>
<td align="left">1.28</td>
<td align="left">0.29</td>
<td align="left">4.08</td>
<td align="left">3.13</td>
<td align="left">1.90</td>
<td align="left">0.50</td>
<td align="left">-1.23</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf370">
<mml:math id="m395">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">-13.60</td>
<td align="left">-15.62</td>
<td align="left">-10.13</td>
<td align="left">-6.19</td>
<td align="left">-4.33</td>
<td align="left">-14.51</td>
<td align="left">-13.43</td>
<td align="left">-9.70</td>
<td align="left">-6.00</td>
<td align="left">-5.39</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf371">
<mml:math id="m396">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>18</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">2.56</td>
<td align="left">0.88</td>
<td align="left">1.20</td>
<td align="left">1.43</td>
<td align="left">1.31</td>
<td align="left">2.26</td>
<td align="left">1.93</td>
<td align="left">1.61</td>
<td align="left">1.13</td>
<td align="left">0.40</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T12" position="float">
<label>TABLE A9</label>
<caption>
<p>Analysis of the ultimate loads max<sup>
<italic>w</italic>
</sup> and fatigue loads <inline-formula id="inf372">
<mml:math id="m397">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> resulting from five different wind speed observers regarding the steady increase or decrease of the loads (evaluated separately for each of the two Lyapunov approaches with <inline-formula id="inf591">
<mml:math id="m591">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the <inline-formula id="inf771">
<mml:math id="m771">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and with <inline-formula id="inf699">
<mml:math id="m699">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the <inline-formula id="inf700">
<mml:math id="m700">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local wind speed observers;</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the loads depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Loads</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf455">
<mml:math id="m480">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>Global Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf701">
<mml:math id="m701">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>Local Lyapunov approach</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMyt</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf485">
<mml:math id="m511">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf486">
<mml:math id="m512">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf487">
<mml:math id="m513">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf488">
<mml:math id="m514">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>E</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>F</italic>
</sup> <inline-formula id="inf497">
<mml:math id="m523">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup> <inline-formula id="inf498">
<mml:math id="m524">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup> <inline-formula id="inf499">
<mml:math id="m525">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup> <inline-formula id="inf500">
<mml:math id="m526">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMxt</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf489">
<mml:math id="m515">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf421">
<mml:math id="m446">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf422">
<mml:math id="m447">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf423">
<mml:math id="m448">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>E</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>F</italic>
</sup> &#x2248; max<sup>
<italic>G</italic>
</sup> <inline-formula id="inf501">
<mml:math id="m527">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup> <inline-formula id="inf502">
<mml:math id="m528">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup> <inline-formula id="inf503">
<mml:math id="m529">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMxb</italic>1</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf490">
<mml:math id="m516">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf424">
<mml:math id="m449">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf425">
<mml:math id="m450">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf426">
<mml:math id="m451">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>E</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>F</italic>
</sup> <inline-formula id="inf504">
<mml:math id="m530">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup> <inline-formula id="inf505">
<mml:math id="m531">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup> <inline-formula id="inf506">
<mml:math id="m532">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup> <inline-formula id="inf507">
<mml:math id="m533">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMyb</italic>1</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf427">
<mml:math id="m452">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf491">
<mml:math id="m517">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf492">
<mml:math id="m518">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf493">
<mml:math id="m519">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>E</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>F</italic>
</sup> <inline-formula id="inf508">
<mml:math id="m534">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup> <inline-formula id="inf428">
<mml:math id="m453">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup> <inline-formula id="inf429">
<mml:math id="m454">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup> <inline-formula id="inf509">
<mml:math id="m535">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x394;<italic>T</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf430">
<mml:math id="m455">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf514">
<mml:math id="m520">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf495">
<mml:math id="m521">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf496">
<mml:math id="m522">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>E</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>F</italic>
</sup> <inline-formula id="inf510">
<mml:math id="m536">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup> <inline-formula id="inf511">
<mml:math id="m537">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup> <inline-formula id="inf512">
<mml:math id="m538">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup> &#x2248; max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMyt</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf373">
<mml:math id="m398">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf374">
<mml:math id="m399">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMxt</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf375">
<mml:math id="m400">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf376">
<mml:math id="m401">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x394;<italic>T</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf377">
<mml:math id="m402">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf378">
<mml:math id="m403">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMyb</italic>1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf379">
<mml:math id="m404">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf380">
<mml:math id="m405">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMxb</italic>1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf381">
<mml:math id="m406">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf382">
<mml:math id="m407">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T13" position="float">
<label>TABLE A10</label>
<caption>
<p>Analysis of the ultimate loads max<sup>
<italic>w</italic>
</sup> and fatigue loads <inline-formula id="inf383">
<mml:math id="m408">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> resulting from five different wind speed observers regarding the steady increase or decrease of the loads (comparing both Lyapunov approaches with each other with <inline-formula id="inf592">
<mml:math id="m592">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the <inline-formula id="inf772">
<mml:math id="m772">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and with <inline-formula id="inf702">
<mml:math id="m702">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the <inline-formula id="inf703">
<mml:math id="m703">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local wind speed observers;</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the loads depicted in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Loads</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf431">
<mml:math id="m456">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>A</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x21d4; <inline-formula id="inf704">
<mml:math id="m704">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>F</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> </th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf433">
<mml:math id="m458">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>B</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x21d4; <inline-formula id="inf705">
<mml:math id="m705">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>G</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf435">
<mml:math id="m460">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>C</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x21d4; <inline-formula id="inf706">
<mml:math id="m706">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf437">
<mml:math id="m462">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>D</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x21d4; <inline-formula id="inf707">
<mml:math id="m707">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>I</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf439">
<mml:math id="m464">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>E</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x21d4; <inline-formula id="inf708">
<mml:math id="m708">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>J</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMyt</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf469">
<mml:math id="m495">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf441">
<mml:math id="m466">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf442">
<mml:math id="m467">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf476">
<mml:math id="m502">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>E</italic>
</sup> <inline-formula id="inf481">
<mml:math id="m507">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMxt</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf470">
<mml:math id="m496">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf443">
<mml:math id="m468">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf444">
<mml:math id="m469">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf477">
<mml:math id="m503">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>E</italic>
</sup> <inline-formula id="inf482">
<mml:math id="m508">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMyb</italic>1</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf445">
<mml:math id="m470">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf472">
<mml:math id="m498">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf474">
<mml:math id="m500">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf478">
<mml:math id="m504">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>E</italic>
</sup> <inline-formula id="inf483">
<mml:math id="m509">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMxb</italic>1</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf471">
<mml:math id="m497">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf446">
<mml:math id="m471">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf447">
<mml:math id="m472">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf479">
<mml:math id="m505">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>E</italic>
</sup> <inline-formula id="inf484">
<mml:math id="m510">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x394;<italic>T</italic>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>A</italic>
</sup> <inline-formula id="inf448">
<mml:math id="m473">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>F</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>B</italic>
</sup> <inline-formula id="inf473">
<mml:math id="m499">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>G</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>C</italic>
</sup> <inline-formula id="inf475">
<mml:math id="m501">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>H</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>D</italic>
</sup> <inline-formula id="inf480">
<mml:math id="m506">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>I</italic>
</sup>
</td>
<td align="center">max<sup>
<italic>E</italic>
</sup> <inline-formula id="inf449">
<mml:math id="m474">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> max<sup>
<italic>J</italic>
</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMyt</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf384">
<mml:math id="m409">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf385">
<mml:math id="m410">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf386">
<mml:math id="m411">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf387">
<mml:math id="m412">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf388">
<mml:math id="m413">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>TwrBsMxt</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf389">
<mml:math id="m414">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf390">
<mml:math id="m415">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf391">
<mml:math id="m416">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf392">
<mml:math id="m417">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf393">
<mml:math id="m418">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMyb</italic>1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf394">
<mml:math id="m419">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf395">
<mml:math id="m420">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf396">
<mml:math id="m421">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf397">
<mml:math id="m422">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf398">
<mml:math id="m423">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>RootMxb</italic>1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf399">
<mml:math id="m424">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf400">
<mml:math id="m425">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf401">
<mml:math id="m426">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf402">
<mml:math id="m427">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf403">
<mml:math id="m428">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">&#x394;<italic>T</italic>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf404">
<mml:math id="m429">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf405">
<mml:math id="m430">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="red">
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf406">
<mml:math id="m431">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf407">
<mml:math id="m432">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf408">
<mml:math id="m433">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="black">
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>All states and parameters are expressed in SI units, despite the generator torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>G</italic>
</sub> (that is expressd in kNm), pitch angles (that are expressed in (angular) degree) and the rotation speed (expressed in revolution per minute).</p>
</sec>
<sec id="s12">
<title>Specification of the LMI constraints</title>
<p>Restrictions for the decay rates <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>min&#x2009; / max</sub> and natural frequencies of the system response (characterised by the real part and imaginary part of the closed-loop poles Re(<italic>s</italic>
<sub>
<italic>P</italic>,<italic>i</italic>
</sub>) and Im(<italic>s</italic>
<sub>
<italic>P</italic>,<italic>i</italic>
</sub>)) can be specified with bounds, e.g. with horizontal lines (with <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>max</sub> &#x3c; Re(<italic>s</italic>
<sub>
<italic>P</italic>,<italic>i</italic>
</sub>) &#x3c; <italic>&#x3b1;</italic>
<sub>min</sub>)) and diagonal origin lines (with <inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m329">
<mml:mtext>tan</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x21d4;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mtext>arctan</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Im</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, also denoted as <italic>cone angle</italic>) in the complex pole map, resulting in bounded pole map segments and pole regions, respectively (<xref ref-type="bibr" rid="B25">P&#xf6;schke et al., 2019</xref>).</p>
<p>In (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Chilali and Pascal, 1996</xref>), LMI representations for these bounded pole map segments, i.e. the restricted location of the poles and eigenvalues of a linear system, respectively, are derived.</p>
<p>For the upper vertical bound <inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m330">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> of the error dynamics, based on the blade design model, the following LMI holds (with <inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m331">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">(20)</xref>):<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m332">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x227b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and for the lower vertical bound <inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m333">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:math>
</inline-formula> it holds:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m334">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the cone angle bound <italic>&#x3b8;</italic> of the error dynamics, based on the blade design model, the following LMI holds:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m335">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.17em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x227a;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The matrices used in <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">(23) to (25)</xref> are listed in <xref ref-type="table" rid="T5">Tables A2</xref>, <xref ref-type="table" rid="T7">A4</xref>, <xref ref-type="table" rid="T11">A8</xref>.</p>
<p>All simulations were executed with the controller <italic>ct1210013</italic>. The following global Lyapunov approach based wind speed observers were used: <italic>A</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>027</bold>, <italic>B</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>030</bold>, <italic>C</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>033</bold>, <italic>D</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>051</bold>, <italic>E</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>049</bold>, <italic>F</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>036</bold>, <italic>G</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>039</bold>, <italic>H</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>042</bold>, <italic>I</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>043</bold>, <italic>J</italic> &#x2261; <italic>ot</italic>1210<bold>044</bold>.</p>
<p>The state observer <italic>ot1010</italic>
<bold>
<italic>001</italic>
</bold> was utilised.</p>
<p>For the wind excitation the <italic>Imp14.hh</italic> wind time series is used.</p>
<p>To calculate the <italic>mean</italic> Euclidian norm <inline-formula id="inf693">
<mml:math id="m693">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the error-feedback gains <inline-formula id="inf694">
<mml:math id="m694">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [see <xref ref-type="disp-formula" rid="equ4">(26)</xref>] and the <italic>average, mean</italic> Euclidian norm <inline-formula id="inf695">
<mml:math id="m695">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [see <xref ref-type="disp-formula" rid="equ5">(27)</xref>] the worksheet <italic>Uebersicht&#x005F;L&#x005F;Matrizen&#x005F;Pitchwinkel-YYYY_MM_DD.xlsx</italic> is used.</p>
</sec>
</app>
<app id="app5">
<title>Load analysis</title>
<p>For the ultimate loads <inline-formula id="inf465">
<mml:math id="m491">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> and fatigue loads <inline-formula id="inf466">
<mml:math id="m492">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, resulting from five different wind speed observers (i.e. for the <inline-formula id="inf691">
<mml:math id="m691">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf731">
<mml:math id="m731">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>global</mml:mtext>
</mml:mstyle>
<mml:mo>&#x2009;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="orange">
<mml:mtext>wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf692">
<mml:math id="m692">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf696">
<mml:math id="m696">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false" mathcolor="#008000">
<mml:mtext>local wind speed observers</mml:mtext>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; see <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>), the steady increase or decrease of the loads is evaluated separately for each of the two observer approaches (see <xref ref-type="table" rid="T12">Table A9</xref>) and in comparison to each other (see <xref ref-type="table" rid="T13">Table A10</xref>).</p>
</app>
</app-group>
</back>
</article>