干扰观测器的概念是日本学者大西公平^[注]在1987年提出的，梅野孝治^[注]和堀洋一^[注]于1991年改进了干扰观测器的理论框架。与一般状态观测器类似，干扰观测器将干扰列入到要观测的状态变量中，但是用干扰估计量补偿实际干扰的原理与状态观测器不同，其补偿基于高增益反馈原理，因而能有效地消除内部及外部干扰。为了使干扰观测器易于实现，同时降低系统的测量噪声，在干扰观测器的输出端串联加入一个相对阶次的滤波器，称为滤波器。

图1 干扰观测器基本模型

图2 干扰观测器可实现模型

为实际输入，为干扰信号，为系统实际输出，为干扰估计值，为系统实际模型，为系统实际模型的逆，干扰信号被估计出等效值并反馈至实际输入以补偿干扰。在基本模型（图1）中加入滤波器之前，由于的相对阶不为零，其逆在物理上不可实现，控制对象的精确数学模型无法得到；测量噪声将会降低系统的控制性能。因此，未加入滤波器的系统无法实现。在加入滤波器之后（图2），低通滤波器与重构模型的逆组合成，如果的相对阶次大于，则为正，则系统变得可实现。

滤波器是干扰观测器的关键环节。合适阶次的滤波器可以使干扰观测器的鲁棒稳定性和干扰抑制能力之间达到平衡。滤波器的设计原则为：①在低频段应接近于1，目的是在干扰观测器的动态过程结束后使成立，使系统能够对包括模型的不确定性、外部干扰等进行实时补偿，对这些因素表现出鲁棒性。②在高频段应接近于0，使系统在高频段表现出开环系统的特征，抑制测量噪声。

干扰观测器在对干扰进行估计时，不需要对干扰信号建立准确的数学模型，而且它本身的结构也非常简单，避免了大量的数学计算，能够很好地满足实际需要。干扰观测器已被广泛应用于许多高精度运动控制系统等方面，比如磁盘驱动器伺服控制、飞行控制、机器人控制、微定位系统、电子噪声消除、振动消除等。