在电机驱动的一个应用中，需要根据位置信号计算转速，并估算负载大小。但电机上的传感器只有位置传感器（光电编码器），如何根据现有资源实现功能？状态观测器方法是一个不错的选择。本文以电机驱动系统转速与负载估计为例，介绍状态观测器的设计。
1.搭建系统模型
电机的运动方程如下：
方程中ω_r为电机角速度，T_Em为电机电磁扭矩，k为阻尼系数，T_Load为负载扭矩，J为电机惯量。
定义电机转速ω_r及转角θ_r为状态变量，则系统状态方程为：
由于负载T_Load是期望观测的一个量，可将其转换为状态量以便观测——认为负载T_Load变化相对缓慢，假设：
将状态方程改写为如下形式，这时负载和转速都是状态变量了：
上述状态方程的输入为电机电磁扭矩T_Em，这是电机控制的结果。定义输出为电机转角θ_r，输出方程为：
状态方程和输出方程与教材中的形式对应：
其中：
图示：
上图描述了实际电机系统运转情况，系统输入为电机电磁扭矩，为控制量；输出为电机转子角度，可通过传感器测量。但电机的转速和负载扭矩是没法直接得到的，可通过状态观测器方法计算。
2.状态观测器搭建
搭建一个和电机物理系统一模一样的观测器，并将实际系统输出作为反馈量：
观测器的形式为：
具体为：
3.反馈矩阵求解/极点配置
根据上面的闭环状态方程可以计算出转速、转角、负载扭矩的观测量，即可达到目的，但上述闭环状态方程中的反馈矩阵H（H_1 、H_2 、H_3）三个参数怎么得到呢？这实际是通过对系统极点配置实现的。下面只介绍计算过程，不再啰嗦理论。
a.判断系统能观性
为满秩，因此系统能观。
b.观测器特征多项式
c.观测器期望的特征多项式
对比b和c中两个多项式，令其系数一样，则观测器的极点为设置的极点p_1/p_2/p_3。
最后，将状态观测器离散化后，写进控制器，就可以计算出电机转速和负载了。