<?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. Energy Res.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Energy Research</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Energy Res.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-598X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">775437</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2021.775437</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Energy Research</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Equivalent Input Disturbance-Based Control Design for Three Phase Dual-Stage Grid-Tied Photovoltaic System Considering Dead Time Effect</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Liu et&#x20;al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">A Current Control Strategy Design</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Fang</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1457140/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>Zhen</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1457239/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Qianyi</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1473592/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>Runmin</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1574097/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>College of Automation, Central South University, <addr-line>Changsha</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1374826/overview">Sheng Huang</ext-link>, Hunan University, China</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/255563/overview">Aravind C. K</ext-link>, Mepco Schlenk Engineering College, India</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1121784/overview">Rui Wang</ext-link>, Northeastern University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1509335/overview">Liao Wu</ext-link>, Hunan University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Qianyi Liu, <email>lliu7y@foxmail.com</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Smart Grids, a section of the journal Frontiers in Energy Research</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>17</day>
<month>12</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>9</volume>
<elocation-id>775437</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>14</day>
<month>09</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>05</day>
<month>11</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Liu, Fan, Liu and Zou.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Liu, Fan, Liu and Zou</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&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Grid-tied inverter is the prominent component of the three-phase dual-stage photovoltaic (PV) grid-tied power generation system. However, the disturbances caused by dead time effect will pose the reduction of grid-tied current quality and even cause the imbalance of inverter itself or other circuit devices. In this paper, a current control strategy is proposed to damp dead time effect for the three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system, and its design, stability analysis, and implementation are carried out. First, the inverter model is modified by regarding the dq reference frame coupling terms, uncertainties, and external and internal disturbances as an unknown lumped disturbance. Then, a current control scheme based on compensation of equivalent input disturbance is introduced, and it estimates and compensates the unknown lumped disturbance, which effectively realizes the inverter model decoupling and comprehensive disturbance rejection. Last, simulation results demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed current controller.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>three-phase dual-stage photovoltaic (PV) grid-tied inverter system</kwd>
<kwd>dead time effect</kwd>
<kwd>equivalent input disturbance (EID)</kwd>
<kwd>model decoupling</kwd>
<kwd>disturbance suppression</kwd>
</kwd-group>
<contract-sponsor id="cn001">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Natural Science Foundation of Hunan Province<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100004735</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn003">Key Research and Development Program of Hunan Province of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100019091</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>As one of the most promising new energy power generation technologies, photovoltaic (PV) power generation has attracted worldwide attention, and it is worth mentioning that China has the highest installed capacity of PV power generation in the world since 2015 (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Xiao, 2021</xref>). The grid-tied inverter is the key to the energy exchange process between PV power generation and the grid (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Zammit et&#x20;al., 2021</xref>). Actually, to prevent the inverter from short circuit phenomenon caused by the switches on the same phase leg at the same time, it is inevitable to add some dead time to the on/off moments of drive signal. However, the dead time effect will lead to harmonics in the output voltage of the inverter, especially at low order of fundamental frequency (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Chen et&#x20;al., 2018</xref>), and then, it brings the serious distortion into the output grid-tied current. The ac multi-frequency periodic disturbances caused by dead time effect pose the reduction of inverter output quality (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Lai et&#x20;al., 2021</xref>) and even cause the imbalance of inverter itself or other circuit devices. In addition, the inherent nonlinearity and grid voltage distortion of grid-tied inverter also reduce the grid-tied current quality.</p>
<p>To minimize the total harmonic distortion (THD) level, many current controllers are employed to enhance superior grid-tied current quality, such as proportional multi-resonant controller (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Bag et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Liu et&#x20;al., 2013</xref>), repetitive controller (RC) (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Yang et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Li et&#x20;al., 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Xie et&#x20;al., 2021</xref>), and model predictive controller (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Hu et&#x20;al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Sebaaly et&#x20;al., 2018</xref>). However, among them, the trade-offs between tracking and uncertain disturbance suppression need to be made, due to the single degree of freedom structures. In the recent years, some disturbance and uncertainty estimation and attenuation control methods with two degrees of freedom are proposed to balance the two conflicting requirements between tracking and suppressing uncertain disturbances simultaneously, such as the active disturbance rejection control (ADRC) method (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Yu and Hu, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Cao et&#x20;al., 2020</xref>), the disturbance observer-based control (DOBC) method (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Errouissi and Al-Durra, 2019</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Errouissi et&#x20;al., 2021</xref>), and the uncertainty and disturbance estimator-based control method (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Wang et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">Ye and Xiong, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Wu et&#x20;al., 2020</xref>). The ADRC method is a powerful technology by regarding the model as a cascade-integral model with a lumped disturbance. It does not rely on precise system models but enlarge the lumped disturbance, so the output characteristics may deviate from the ideal form. In the work of <xref ref-type="bibr" rid="B6">Errouissi and Al-Durra (2018</xref>), feedback linearization control combined with DOBC is used to estimate and compensate the disturbance for grid-tied inverter, but the low-pass filter order is usually higher than the&#x20;plant.</p>
<p>Because the control input is used to improve disturbance suppression ability in control system, obviously, it is more reasonable to suppress the influence of disturbances and uncertainties on the control input channel than themselves. The equivalent input disturbance (EID) control method focuses on the characteristic of control system, that is, only the control input can be used to suppress disturbance, and the EID method directly produces a control signal on the control input channel to compensate the equivalent influence of disturbance (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Miyamoto et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Du et&#x20;al., 2021</xref>). Motivated by it, this paper proposes a new current controller based on compensation of EID for the three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system with considering dead time effect. The controller can effectively realize model decoupling and comprehensive disturbance rejection without requiring prior information. This paper is organized as follows: <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> introduces the three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system and builds system model. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> modifies the system model and designs the EID-based current controller, consisting of gain module, internal model, state feedback controller, state observer, and EID estimator. In addition, the stability criterion is given based on small gain theory. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> presents the simulation setup and results. Last, some conclusions are derived in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section&#x20;5</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Plant Modeling</title>
<p>The typical topology of the three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1</xref>, consisting of the PV power generation system, input side converter, grid side converter, output filter, transformer, and grid. In an input converter based on the maximum power point (MPP) tracking algorithm and boost circuit, the output voltage of the PV system is modulated to an appropriate value as the input of the inverter and then connected to the power grid after filtering circuit and transformer.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Topology of the PV grid-tied inverter system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g001.tif"/>
</fig>
<p>The circuit diagram of the later-stage grid-tied system is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref>. The voltage-type three-phase full-bridge inverter composed of six IGBT modules. The output-side is connected with the filtering circuit and the&#x20;grid.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Three-phase grid-tied inverter.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g002.tif"/>
</fig>
<p>The expression of grid voltage can be obtained as follows:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <italic>L</italic> is the filtering inductance of ac-side; <italic>i</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> are grid-tied currents; <italic>u</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> are inverter terminal voltages; <italic>R</italic> is the equivalent series resistance of the filtering inductance; and <italic>e</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, <italic>e</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, and <italic>e</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> are grid voltages.</p>
<p>For the three-phase symmetric system, there are<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The expression of the DC side node current is described as follows:<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where C<sub>dc</sub> represents the dc side capacitance, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>dc</italic>
</sub> represents the DC side voltage, and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>dc</italic>
</sub> represents the output current of the former Boost transform circuit.</p>
<p>The grid-tied inverter model in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eqs. 1</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref> can be rewritten as follows:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m4">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <italic>i</italic>
<sub>
<italic>D</italic>
</sub> represents the DC side current, and <italic>S</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, <italic>S</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, and <italic>S</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> represent the on-off coefficients of the switch tube. Because each mathematical quantity is a transient three-phase AC variable, the space vector transformation is used to transform the inverter model to the dq reference frame, as follows:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m5">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <italic>u</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>q</italic>
</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>q</italic>
</sub> represent the component of grid voltage and grid-tied current on the d- and q axes. <italic>&#x3c9;</italic> is the rotation angular frequency. Obviously, the existence of <italic>&#x3c9;Li</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> and <italic>&#x3c9;Li</italic>
<sub>
<italic>q</italic>
</sub> causes <italic>i</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>q</italic>
</sub> to be cross-coupled to each&#x20;other.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Design of EID-Based Current Controller</title>
<p>The overall control block diagram of EID-based current control system for three-phase dual-stage PV grid-tied inverter is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3</xref>. The front stage adopts MPPT &#x2b; BOOST circuit. The later-stage grid-tied inverter adopts the voltage and current double closed-loop vector control strategy in the dq reference frame, where the PI controller is used for the outer voltage loop and the EID-based controller is used for the inner current&#x20;loop.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Overall control block diagram of the EID-based current control system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g003.tif"/>
</fig>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Modified Model</title>
<p>The basic idea behind EID can be illustrated by a conceptual diagram as <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4</xref>. If for all <italic>t</italic>&#x20;&#x2265; 0, the output of <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4A,B</xref> is the same that always stands up, then the disturbance <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) is called EID of <italic>d</italic>(<italic>t</italic>); as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4C</xref>, the disturbance can be obtained by EID estimator and then inverse feedback it to input channel to eliminate the influence of <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) on the output <italic>y</italic>(<italic>t</italic>). Generally, the grid voltage feedforward method is used to decouple in the dq reference (<xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref>). However, its decoupling performance may be reduced because of the communication time delay from grid voltage sensor to controller. In this paper, the model is modified by regarding the coupling terms and grid voltage disturbances as system disturbances together. Transform <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref> that<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m6">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>considering the existence of disturbance signals in the disturbance input channel, then state space (<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>) is obtained<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m7">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <italic>d</italic>
<sub>
<italic>cp</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) is the disturbance caused by the coupling terms, <italic>d</italic>
<sub>1</sub>(<italic>t</italic>) is the disturbance caused by the fluctuation of the grid and the dead time effect, and <italic>d</italic>
<sub>2</sub>(<italic>t</italic>) is the disturbance caused by the uncertainties of internal parameters.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Conceptual diagram of EID: <bold>(A)</bold> plant with disturbance, <bold>(B)</bold> plant with EID, and <bold>(C)</bold> plant with EID compensation.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g004.tif"/>
</fig>
<p>All the disturbances in <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>are lumped, and the modified model <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> is obtained:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m8">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m9">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the state variable, <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m10">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the control signal, <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m11">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the output signal, <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m12">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula> is the crosscoupling terms, and <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) &#x3d; <italic>d</italic>
<sub>
<italic>cp</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) &#x2b; <italic>B</italic>
<sup>&#x2212;1</sup>
<italic>B</italic>
<sub>
<italic>d</italic>1</sub>
<italic>d</italic>
<sub>1</sub>(<italic>t</italic>) &#x2b; <italic>B</italic>
<sup>&#x2212;1</sup>
<italic>B</italic>
<sub>
<italic>d</italic>2</sub>
<italic>d</italic>
<sub>2</sub>(<italic>t</italic>) is the equivalent lumped disturbances, where <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m13">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m14">
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m15">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, and <italic>D</italic>&#x20;&#x3d; 0, respectively.</p>
<p>Obviously, <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) is composed of coupling terms and comprehensive disturbances. The purpose of model decoupling and comprehensive disturbance suppression can be achieved by eliminating <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>). <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5</xref> shows the configuration of the EID-based d-axis current control system for system <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>. It is composed of five parts: gain module, internal model, state feedback controller, state observer, and EID estimator. The separation theory (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Anderson and Moore, 2007</xref>) holds for the system, so each part can be designed separately. The proposed EID-based controller directly estimates the lumped disturbance <italic>d</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>(<italic>t</italic>) and adds it to the control signal <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m16">
<mml:mi>u</mml:mi>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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>, without considering the prior information of the disturbances.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Block diagram of the d-axis current control system based on EID.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Internal Model and Gain Module</title>
<p>The internal model is used to accurately track the reference input; its form is shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m17">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<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>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>However, the inertial link and integral action will lead to response delay. To improve the dynamic performance of the internal model, a gain module <italic>K</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub> is proposed to parallel connect with the internal model in this paper. The state equation obtained by parallel connection gain <italic>K</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub> with the internal model is shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref>:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m18">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<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>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3&#x20;State-Feedback Controller</title>
<p>Assuming there is no disturbance, the augmented state system is as follows, which consists of the internal model and the plant:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m19">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where gain <italic>K</italic>&#x20;&#x3d; [<italic>&#x3b1;</italic>,<italic>&#x3b2;</italic>]<sup>
<italic>&#x22a4;</italic>
</sup>, <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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="inf10">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<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:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m24">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</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:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>To design the state-feedback gain, we build the quadratic performance index (<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>), which is relative to the state and control:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m25">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Select an appropriate diagonal matrix <italic>Q</italic>
<sub>
<italic>K</italic>
</sub> &#x3e; 0 and a real scalar <italic>R</italic>
<sub>
<italic>K</italic>
</sub> &#x3e; 0 to minimize <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref>, and then, <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>P</italic> is the solution of <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m27">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 EID Estimator</title>
<p>The state observer of EID controller is constructed as follows:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m28">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Defining <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m29">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<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:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<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 substituting it into <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, we obtain <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eq. 14</xref>:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m30">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If there exists a control signal &#x394;<italic>d</italic>(<italic>t</italic>), which satisfies <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m31">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>define <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m32">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<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 then, <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Eqs. 14</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> give <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref>:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m33">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eqs. 8</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">16</xref>, the estimated value <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m34">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<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> of EID can be solved:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m35">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39e;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<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:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m36">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39e;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22a4;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>To ensure the causality of the system and suppress the high-frequency measurement noise, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m37">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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> is obtained by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m38">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<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> through a low-pass filter <italic>F</italic>(<italic>s</italic>):<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m39">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>and the filter satisfies the following:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m40">
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2200;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</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:mfenced>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> is the highest angular frequency estimated by the selected disturbance; usually, the cutoff frequency of the filter is 5 &#x223c; 10<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>. The first-order filter <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m41">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> can be satisfied well. The control law of EID controller is as follows:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m42">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-5">
<title>3.5 State Observer</title>
<p>The constructed state observer is <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> without the need of inverter dynamic of the plant. Consider that the system in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> has no disturbance, let the reference input and disturbance be zero, and then, the transfer function from <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m43">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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> to <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m44">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</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:msub>
<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> is <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref>:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m45">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39e;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<statement>
<p>
<italic>Theorem I</italic>: The control row in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref> guarantees the stability of the system in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> if the following conditions hold:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1) <italic>A</italic>&#x20;&#x2212; &#x393;<italic>C</italic> is Hurwitz;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2) &#x2016;<italic>GF</italic>&#x2016;<sub>
<italic>&#x221e;</italic>
</sub> &#x3c; 1, where &#x2016;<italic>GF</italic>&#x2016;<sub>
<italic>&#x221e;</italic>
</sub>: &#x3d; sup<sub>0&#x2264;<italic>&#x221e;</italic>
</sub>
<italic>&#x3c3;</italic>
<sub>max</sub>[<italic>G</italic>(<italic>j&#x3c9;</italic>)<italic>F</italic>(<italic>j&#x3c9;</italic>)], and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m46">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</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>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
</inline-formula> means the maximum singular value of <italic>G</italic>
<sub>
<italic>d</italic>
</sub>(<italic>j&#x3c9;</italic>).</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The dual model of plant is as follows:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m47">
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<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>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</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:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>and construct a state feedback controller as follows:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m48">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Minimize <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Eq. 24</xref> by selecting the appropriate diagonal matrix <italic>Q</italic>
<sub>
<italic>o</italic>
</sub> &#x3e; 0, the real scalar <italic>R</italic>
<sub>
<italic>o</italic>
</sub> &#x3e; 0 and <italic>&#x3c1;</italic> &#x3e; 0:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m49">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>meanwhile, ensuring <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eq. 25</xref>:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m50">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>then the observer gain &#x393; can be solved, and <italic>Theorem I</italic> is guaranteed.</p>
</statement>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Simulation Verification</title>
<p>In this section, simulations have been carried out by using MATLAB/SIMULNK software. The experimental system is a three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system, the maximum output power is 5.623&#xa0;kW. The intensity of solar PV is 1,000&#xa0;W/m<sup>2</sup>, the temperature is 25&#xb0;C, both the BOOST circuit and the inverter use IGBT, and the modulation ratio is 0.95. Other system parameters are listed in <xref ref-type="table" rid="T1">Table&#x20;1</xref>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>System parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Parameter</th>
<th align="center">Description</th>
<th align="center">Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<italic>L</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">Front filter inductor</td>
<td align="center">5&#xa0;mH</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>L</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">Rear filter inductor</td>
<td align="center">50&#xa0;mH</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>R</italic>
</td>
<td align="left">Parasitic resistor of rear filter inductor</td>
<td align="center">0.2&#xa0;&#x3a9;</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>V</italic>
<sub>
<italic>rms</italic>
</sub>
</td>
<td align="left">Effective value of grid voltage</td>
<td align="center">380&#xa0;V</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>f</italic>
<sub>1</sub>
</td>
<td align="left">Public grid frequency</td>
<td align="center">50&#xa0;Hz</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<italic>f</italic>
<sub>2</sub>
</td>
<td align="left">Switching frequency</td>
<td align="center">12&#xa0;kHz</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Substitute the above parameters and take the internal model and proportional coefficient as follows:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m51">
<mml:mtable class="align-star" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>9,000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Select <italic>Q</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> &#x3d; <italic>diag</italic>(10 10<sup>5</sup>) and <italic>R</italic>
<sub>
<italic>k</italic>
</sub> &#x3d; 20 and then solve the optimal solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref>, we get the following:<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m52">
<mml:mtable class="align-star" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>252.07</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>70.7107</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>Select the low-pass filter:<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m53">
<mml:mtable class="align-star" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em" class="nbsp"/>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.001</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Select <italic>Q</italic>
<sub>
<italic>o</italic>
</sub> &#x3d; 0.01, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>o</italic>
</sub> &#x3d; 1, <italic>&#x3c1;</italic> &#x3d; 10<sup>12</sup>:<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m54">
<mml:mtable class="align-star" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>9.9996</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>The system satisfies stability condition <italic>Theorem I</italic>; hence, the system is stable.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Normal Condition With Different Dead Time</title>
<p>By employing EID-based control, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6</xref> shows that the system stabilizes quickly in normal condition, and the PV output power, output, and modulated dc voltage of the BOOST circuit basically stay the same, respectively. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure&#x20;7</xref> shows the active power and reactive power of grid-tied inverter output; the power factor in steady state is 1. <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> presents the d- and q-axis disturbances estimation. It can be seen from <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6</xref> that the PV output power is stable at about 0.8&#xa0;s; so before 0.8&#xa0;s, the disturbance caused by the voltage fluctuation of the dc side of the inverter is also estimated by EID, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref>. After 0.8&#xa0;s, the dc side voltage is stable, and there is no other external disturbance. At this time, the EID estimation in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> is mainly caused by the non-linear switch, unmodeled dynamic, coupling terms, and so on. <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure&#x20;9</xref> shows the high sinusoidal degree grid-tied current waveform, whose THD value is only 0.31%, and its harmonic spectrum is shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure&#x20;10</xref>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Output power and voltage of PV.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g006.tif"/>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Output power of inverter.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Estimation of equivalent input disturbance.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g008.tif"/>
</fig>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Harmonic spectrum of grid-tied current.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Three phase grid-tied current.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g010.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F11">Figure&#x20;11</xref> summarizes the THD values of the grid-tied current under the different dead time, which compares with the grid voltage feedforward PI controller (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Zammit et&#x20;al., 2021</xref>) and the PI-RC controller (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Li et&#x20;al., 2020</xref>). The dead time of SPWM signal is set from 2 to 6&#x20;&#xb5;s. In real situations, the dead time of SPWM signal is usually 20%&#x223c;50% of the switching cycle (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Lai et&#x20;al., 2021</xref>); so in this paper, the dead time of SPWM signal is set from 2 to 6&#x20;&#xb5;s. As the dead time increases, the THD value greatly increases using the PI control and increases slightly using the PI-RC. However, by the proposed EID-based controller, the THD value is still less than 2% and tends to be flat. Clearly, the EID-based controller is much better to inhibit the dead time effect.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Comparative simulation results of THDs of the grid-tied current with different control methods under the different dead&#x20;time.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Grid Voltage Distortion With Dead Time Effect</title>
<p>In addition, the inverter system under the different control strategies is tested when the grid voltage distortion is occurred at 0.8&#xa0;s. The grid voltage contains 0.05 pu 3rd and 0.03 pu 5th harmonics (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Lai et&#x20;al., 2021</xref>), and the dead time is set as 5&#x20;&#xb5;s.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F12">Figure&#x20;12A</xref> shows the compressive grid-tied current harmonic spectrum among the PI, PI-RC, and proposed EID-based controllers, and <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure&#x20;12B</xref> shows the disturbance estimation of the proposed controller. The detailed data of <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure&#x20;12A</xref> are listed in <xref ref-type="table" rid="T2">Table&#x20;2</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure&#x20;13</xref> shows the three-phase grid-tied current waveforms by the different controller, respectively.</p>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>The experimental results with grid voltage distortion: <bold>(A)</bold> Harmonic spectrum comparison of current under the different methods; <bold>(B)</bold> Disturbance estimation of the EID method.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g012.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Comparison of harmonic results.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="center">PI</th>
<th align="center">PI-RC</th>
<th align="center">EID</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Mag(%Fundamental)THD(%)</td>
<td align="char" char=".">6.26</td>
<td align="char" char=".">4.5</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">2nd</td>
<td align="char" char=".">5.62</td>
<td align="char" char=".">1.08</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">3rd</td>
<td align="char" char=".">0.63</td>
<td align="char" char=".">0.63</td>
<td align="char" char=".">0.18</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">4th</td>
<td align="char" char=".">0.7</td>
<td align="char" char=".">1.38</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">5th</td>
<td align="char" char=".">1.48</td>
<td align="char" char=".">2.84</td>
<td align="char" char=".">0.31</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">6th</td>
<td align="char" char=".">0.63</td>
<td align="char" char=".">0.72</td>
<td align="char" char=".">0.06</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">7th</td>
<td align="char" char=".">1.4</td>
<td align="char" char=".">1.98</td>
<td align="char" char=".">0.19</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">8th</td>
<td align="char" char=".">0.78</td>
<td align="char" char=".">0.8</td>
<td align="char" char=".">0.11</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F13" position="float">
<label>FIGURE 13</label>
<caption>
<p>Comparative experimental results with different control methods of inverter under 5th and 7th harmonics of grid voltage: <bold>(A)</bold> PI method, <bold>(B)</bold> PI-RC method, and <bold>(C)</bold> EID method.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-09-775437-g013.tif"/>
</fig>
<p>When non-ideal grid voltage and dead time effect occur simultaneously in system, the current distorts seriously by PI controller, and the THD value reaches 6.25%. It mainly contains low-order harmonics as shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table&#x20;2</xref>. Clearly, the steady-state performance is much better by PI-RC controller, its THD value is 4.5%. <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure&#x20;12B</xref> shows that the periodic disturbance is estimated quickly by proposed controller, all order current harmonics almost have been reduced as shown in <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure&#x20;12A</xref>, and the THD value is only 1.4%. Moreover, compared with the results in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure&#x20;13A</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure&#x20;13B</xref>, the three phases have the same amplitude in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure&#x20;13C</xref>. Obviously, because the coupling term of the model will lead to cross coupling of dq axis current, the three-phase current under PI and PI-RC controller is unbalanced, but the three-phase current amplitude of the controller proposed in this paper is still the same, which implies that the proposed controller has an excellent model decouple capability.</p>
<p>Overall, the inverter system with the EID-based controller suppresses both dead time effect and grid voltage distortion satisfactorily. It is clear that the proposed current controller is better than others.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>In this paper, an EID-based current control strategy is proposed to damp dead time effect for the three-phase dual-stage PV grid-tied inverter system, and its design and implementation are carried out. The proposed current controller is composed of five parts: gain module, internal model, state feedback controller, state observer, and EID estimator. In addition, its stability has been proved. First of all, the inverter model is modified by regarding the grid-tied inverter model coupling terms, uncertainties, unknown disturbances caused by dead time effect, and other uncertain disturbances as an unknown lumped disturbance. Next, the influence of the unknown lumped disturbance on the input channel without requiring prior information of above disturbances is estimated. Last, an equivalent control signal on the input channel to compensate the influence of the unknown lumped disturbance is produced. Compared with the grid voltage feedforward PI and PI-RC controllers, the results demonstrate that the proposed current controller could provide a better model decouple capability and more satisfactory grid-tied current quality, even under different dead time and grid voltage distortion.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec 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>FL and QL conducted the background research of the project. ZF completed the main theory and simulation content. FL and ZF completed the writing of the paper. The work was supported by the fund of FL and&#x20;RZ.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Funding</title>
<p>This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (no. 61673398), the Natural Science Foundation of Hunan Province (no. 2020JJ 2045), and Key Research and Development Program of Hunan Province (no. 2020WK 2007).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<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="s10">
<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>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>B. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moore</surname>
<given-names>J.&#x20;B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <source>Optimal Control: Linear Quadratic Methods</source>. <publisher-loc>orth Chelmsford, MA</publisher-loc>: <publisher-name>Courier Corporation</publisher-name>. </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bag</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Subudhi</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Subudhi</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ray</surname>
<given-names>P. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An Adaptive Sliding Mode Control Scheme for Grid Integration of a Pv System</article-title>. <source>Cpss Tpea</source> <volume>3</volume>, <fpage>362</fpage>&#x2013;<lpage>371</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.24295/CPSSTPEA.2018.00035</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiong</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Adrc-based Current Control for Grid-Tied Inverters: Design, Analysis, and Verification</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>67</volume>, <fpage>8428</fpage>&#x2013;<lpage>8437</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2019.2949513</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruan</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Injected Grid Current Quality Improvement for a Voltage-Controlled Grid-Connected Inverter</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>33</volume>, <fpage>1247</fpage>&#x2013;<lpage>1258</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2017.2678525</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>She</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kawata</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Disturbance Rejection and Robustness of Improved Equivalent-Input-Disturbance-Based System</article-title>. <source>IEEE Trans. Cybern.</source> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TCYB.2021.3053597</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Errouissi</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Durra</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Design of Pi Controller Together with Active Damping for Grid-Tied Lcl-Filter Systems Using Disturbance-Observer-Based Control Approach</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Applicat.</source> <volume>54</volume>, <fpage>3820</fpage>&#x2013;<lpage>3831</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2018.2823258</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Errouissi</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Durra</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Disturbance-observer-based Control for Dual-Stage Grid-Tied Photovoltaic System under Unbalanced Grid Voltages</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>66</volume>, <fpage>8925</fpage>&#x2013;<lpage>8936</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2018.2880141</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Errouissi</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shareef</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Awwad</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Disturbance Observer-Based Control for Three-phase Grid-Tied Inverter with Lcl Filter</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Applicat.</source> <volume>57</volume>, <fpage>5411</fpage>&#x2013;<lpage>5424</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2021.3088391</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dorrell</surname>
<given-names>D. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Model Predictive Control of Grid-Connected Inverters for Pv Systems with Flexible Power Regulation and Switching Frequency Reduction</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Applicat.</source> <volume>51</volume>, <fpage>587</fpage>&#x2013;<lpage>594</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2014.2328785</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lai</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yin</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yin</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Fractional Order Harmonic Disturbance Observer Control for Three-phase Lcl-type Inverter</article-title>. <source>Control. Eng. Pract.</source> <volume>107</volume>, <fpage>104697</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.conengprac.2020.104697</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A Strategy of PI &#x2b; Repetitive Control for LCL-type Photovoltaic Inverters</article-title>. <source>Soft Comput.</source> <volume>24</volume>, <fpage>15693</fpage>&#x2013;<lpage>15699</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00500-020-04898-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hao</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). &#x201c;<article-title>A Multi-Resonant Sliding-Mode Controller for Single-phase Grid-Connected Inverter with Lcl-Filter</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2013 Twenty-Eighth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC)</conf-name>, <conf-loc>Long Beach, CA</conf-loc>, <conf-date>March 17&#x2013;21, 2013</conf-date>, <fpage>2541</fpage>&#x2013;<lpage>2546</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/APEC.2013.6520653</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Miyamoto</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>She</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Imani</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xin</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sato</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Equivalent-input-disturbance Approach to Active Structural Control for Seismically Excited Buildings</article-title>. <source>Eng. Structures</source> <volume>125</volume>, <fpage>392</fpage>&#x2013;<lpage>399</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engstruct.2016.07.028</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sebaaly</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vahedi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kanaan</surname>
<given-names>H. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Haddad</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Novel Current Controller Based on Mpc with Fixed Switching Frequency Operation for a Grid-Tied Inverter</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>65</volume>, <fpage>6198</fpage>&#x2013;<lpage>6205</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2017.2784400</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>Q.-C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Robust Power Flow Control of Grid-Connected Inverters</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>63</volume>, <fpage>6887</fpage>&#x2013;<lpage>6897</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2016.2586439</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiong</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Discrete-Time Modified UDE-Based Current Control for $LCL$-Type Grid-Tied Inverters</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>67</volume>, <fpage>2143</fpage>&#x2013;<lpage>2154</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2019.2902829</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Overview of Transformerless Photovoltaic Grid-Connected Inverters</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>36</volume>, <fpage>533</fpage>&#x2013;<lpage>548</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2020.3003721</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>M. Guerrero</surname>
<given-names>J.&#x20;J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Passivity-Based Design of Repetitive Controller for $LCL$-Type Grid-Connected Inverters Suitable for Microgrid Applications</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>36</volume>, <fpage>2420</fpage>&#x2013;<lpage>2431</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2020.3014365</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blaabjerg</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Current Harmonics from Single-phase Grid-Connected Inverters-Examination and Suppression</article-title>. <source>IEEE J.&#x20;Emerg. Sel. Top. Power Electron.</source> <volume>4</volume>, <fpage>221</fpage>&#x2013;<lpage>233</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JESTPE.2015.2504845</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiong</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>UDE-based Current Control Strategy forLCCL-type Grid-Tied Inverters</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>65</volume>, <fpage>4061</fpage>&#x2013;<lpage>4069</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2017.2760850</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Active Disturbance Rejection Control Strategy for Grid-Connected Photovoltaic Inverter Based on Virtual Synchronous Generator</article-title>. <source>IEEE Access</source> <volume>7</volume>, <fpage>17328</fpage>&#x2013;<lpage>17336</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/ACCESS.2019.2894786</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zammit</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Spiteri Staines</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Apap</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Comparison between Pi and Pr Current Controllers in Grid Connected Pv Inverters</article-title>. <source>Int. J.&#x20;Electr. Comput. Eng.</source> <volume>226</volume>, <fpage>221</fpage>&#x2013;<lpage>548</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.5281/zenodo.1090617</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>