分布式不敏卡尔曼滤波状态估计技术

在许多实际的分布式多传感器系统中,系统的动态或传感器的观测方程是非线性的.解决分布式多传感器非线性系统的状态估计问题,通常采用的一种方法是分布式扩展卡尔曼滤波.但由于模型的线性化误差,EKF的滤波效果在很多情况下并不能令人满意.另外,在许多实际应用中,模型的线性化过程比较繁杂,而且也不容易得到.为了有效解决分布式多传感器非线性系统的状态估计问题,提出了一种基于不敏卡尔曼滤波的状态估计技术.不敏卡尔曼滤波是最近提出的一种新的非线性滤波方法.由于不需要对非线性系统进行线性化,不敏卡尔曼滤波可以很容易地应用于非线性系统的状态估计,并且其性能也要优于扩展卡尔曼滤波.仿真结果说明分布式不敏卡尔曼滤波方法的性能要优于分布式扩展卡尔曼滤波方法.     

一类非线性控制系统性能基准的估计

针对控制回路中同时存在控制阀摩擦和保护阀切换作用的非线性问题,提出了基于阈值含输入非线性自回归（TNARX）模型的控制性能基准估计方法.将系统的输入输出测量数据根据阈值划分后,在不同的局部数据空间上建立NARX模型,这些局部模型的组合用来描述整个非线性系统.利用合并方差准则组合这些局部模型的预测误差方差,从而估计出整个非线性系统的控制性能基准.通过与多项式自回归（PAR）模型、含输入的多项式自回归（PARX）模型和自激励阈值自回归（SETAR）模型的比较,表明TNARX模型可以得到较好的估计结果.仿真分析验证了该方法的有效性.     

基于Dugoff轮胎模型对车辆质心侧偏角估计

为了解决车辆处于非线性状态下质心侧偏角的估计问题,考虑了纵向车速的变化,提出了基于Dugoff轮胎模型的质心侧偏角估计方法.根据二自由度车辆模型,验证了扩展卡尔曼滤波的估计精度高于卡尔曼滤波.根据建立的四轮三自由度车辆模型,对于车辆处于线性区和非线性区的两种运动状态,分别建立了基于扩展卡尔曼滤波算法的线性和非线性质心侧偏角估计模型,其中非线性估计模型基于Dugoff轮胎模型建立.采用CarSim软件搭建整车模型以及双移线道路模型,MATLAB/Simulink中搭建了扩展卡尔曼估计器,两者联合仿真.仿真结果表明:非线性估计模型在线性区域和非线性区域均能实现对质心侧偏角的估计,且估计精度高于线性估计模型.     

船舶直线控制反步自适应神经网络算法

为了解决控制模型完全未知情况下非线性系统的控制问题,该文以船舶航向为控制对象,研究了径向基神经网络(RBFNN)方法.建立参数不确定的船舶运动的三阶非线性模型,针对系统的参数的不确定问题,提出了基于RBFNN估计的控制设计策略.利用神经网络对非线性参数不确定性进行了在线估计,然后利用反步法进行了控制器设计.RBFNN方法对于非线性系统提供了一种有效的解决方法,仿真结果证明了该方法的有效性.     

扩展噪声环境下基于UKF的非线性系统输入输出估计

在扩展噪声环境下基于UKF算法研究了非线性系统的输入输出估计问题,考虑到输入观测中存在时变过程和附加噪声的情况,处理了受噪声污染后的非线性系统输入输出序列的最优估计问题.在扩展噪声环境下分别设计了EIV模型滤波算法和UKF算法:EIV模型滤波算法是对噪声观测输入输出的最优估计,而UKF算法考虑了输入观测中存在噪声输入的情况,对噪声污染下的输入输出进行最优估计.通过算法的误差协方差阵对UKF算法进行了期望性能分析.Monte Carlo仿真结果表明,UKF算法使得系统达到期望最小方差估计的有效性.     

基于RBF神经网络的非线性系统故障诊断

针对一类含模型不确定性的非线性系统,提出了具有强鲁棒性和高灵敏度的在线故障检测与诊断方法.其中,系统只有输入、输出可检测,故障是关于输入和状态的非线性函数.非线性在线估计器用于估计系统不确定部分,同时监视系统是否发生故障,估计故障的大小.仿真结果表明,故障诊断算法稳定.     

基于二阶滑模观测器的非线性动态系统故障估计

研究了一类非线性动态系统的执行器故障估计问题.采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性动态系统建模,克服了以往研究需对非线性动态系统作Lipschitz条件假设的局限性.为避免传统滑模观测器在实现故障估计时的抖振问题,设计二阶滑模观测器实现了故障估计.为方便观测器设计,通过坐标变换分离出系统的可测状态;采用Lyapunov泛函与线性矩阵不等式设计观测器,并证明了观测误差动态系统的稳定性,进而得到了执行器故障的渐近估计.所提方法只需观测器与系统的输出信息,实现了故障的在线估计.通过一个液压传动系统的仿真分析验证了所提方法的有效性.     

基于组合信号源的非线性系统的子空间辨识

为解决对非线性采样系统的状态空间Hammerstein模型难以辨识的问题,提出了基于组合信号源的辨识方法.首先用组合信号源将静态非线性环节和动态线性环节分离.其次,采用模糊神经模型拟合静态非线性环节,有效地避免了采用多项式方法逼近非线性函数的限制,拓宽了非线性模型的适用范围;采用子空间算法估计采样系统的状态空间参数矩阵.最后,通过对两个非线性Hammerstein系统模型的仿真,验证了所提出的辨识方法,既简化了辨识过程,对非线性模块能够较好地拟合,又可以很快估计出状态空间方程系数矩阵,从而证明了所提方法的准确性和有效性.     

基于非线性预测滤波和UKF的状态估计方法

非线性系统存在建模误差时,UKF的状态估计误差较大,为了提高UKF对非线性系统的状态估计能力,本文将非线性预测滤波(NPF)方法和UKF相结合,提出了一种改进的UKF。首先应用NPF求得模型误差值,得到非线性系统的修正模型,将模型离散化再应用UKF进行状态估计。在仿真实验中分别应用单纯的UKF和改进后的UKF对一个存在模型误差的非线性系统进行状态估计,对它们的估计结果进行了比较和分析,结果表明结合NPF的UKF能够提高非线性系统状态估计的精度。     

基于扩展卡尔曼滤波器的液压驱动器状态估计

本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通过扩展卡尔曼滤波器估计液压驱动器状态.仿真结果表明该方法可以精确估计液压缸压力,实验结果显示该方法估计的关节扭矩接近测量值;从而验证了扩展卡尔曼滤波器估计液压系统状态的有效性,为基于状态的故障诊断和液压驱动器控制提供了一定的借鉴.     

基于近似贝叶斯计算的HMM隐状态估计

为了得到似然函数不解析可得的 HMM 隐状态估计,将HMM 隐状态估计看成一个贝叶斯最优滤波问题,采用基于近似贝叶斯计算的离子滤波算法对此类问题进行求解,从而解决了一些常用算法如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波及离子滤波等都不能解决的似然函数不解析可得的滤波问题。     

基于强迫振动的全捷联导引头隔离度在线抑制技术

基于全捷联导引头隔离度离线标定精度较差且难以有效抑制隔离度对制导控制系统造成的影响,提出了基于强迫振动的全捷联导引头隔离度在线估计与抑制算法,并研究了算法参数取值对估计和抑制效果的影响;针对隔离度抑制效果受测量噪声影响较大的问题,设计了基于卡尔曼滤波技术的改进方法.仿真结果表明,该算法可以实现对全捷联导引头刻度尺误差引起的隔离度的估计,将估计结果进行前馈补偿可有效抑制隔离度对导弹制导控制系统的影响.      

二阶隐马尔可夫模型及其在计算语言学中的应用

介绍了在观测噪声和马尔可夫链不相互独立的条件下改进的隐马尔可夫模型(HMM)的结构．在传统的隐马尔可夫模型的基础上研究了改进模型的Baum-Welch算法，并导出了改进模型的参数估计公式．     

基于改进MMI的HMM训练算法及其在面部表情识别中的应用

提出一种改进的最大互信息(MMI)准则函数并把它应用于隐马尔可夫模型(HMM)的参数估计,重新推导了HMM的迭代公式. 该准则函数相对于原来准则函数定义更为合理,能有效利用训练样本集中的鉴别信息,使得训练数据得到充分利用,提高了HMM的性能. 把这种改进的HMM算法应用于面部表情识别,利用改进的光流算法提取面部表情特征向量序列,并利用改进HMM算法和BP神经网络构建了面部表情混合分类器. 实验结果表明了该方法能有效提高面部表情识别率,有效解决HMM参数估计问题.     

基于隐马尔可夫模型的协作频谱检测策略

频谱检测是认知无线电的基础和关键技术,将其建模为隐马尔可夫模型(hidden Markov model,HMM),并由此提出基于隐马尔可夫模型的协作频谱检测策略.该策略首先使用Baum-Welch法对HMM的系统参数进行最大似然估计;然后基于HMM模型,利用各次用户的检测信息以及过去信道状态的后验概率信息进行贝叶斯推理,更新当前时隙信道状态的后验概率;最后根据最大后验概率准则对当前时隙的信道状态进行最终判决.使用后验概率,该策略可进一步估计系统协作检测的性能,在满足系统协作检测性能要求的前提下,选择尽可能少的、检测性能较优的次用户来参与协作,以节约开销和降低复杂度.仿真实验表明,所提出的策略的系统检测性能优于基于大数判决、似然比和Chair-Varshney准则的协作频谱检测策略.     

隐马尔科夫模型在词性标注中的应用

文章从一阶隐马尔科夫模型（HMM）的定义及其基本问题出发,把词性自动标注描述成HMM模型的一个应用,并给出了语料库中统计计算各个模型参数的方法,其中对词性序列的检测和最佳词性序列的生成方面进行了较详细的描述和研究。     

基于MATLAB的孤立字语音识别试验平台

文章研究了两种不同语音识别算法—动态时间伸缩算法(DTW)和隐马尔可夫模型(HMM),并在模式匹配原理的基础上,设计、实现了在Matlab环境中,应用DTW识别法及HMM识别法的孤立字语音识别实验平台。     

二阶隐Markov模型的一种简化算法及参数估计

针对现有的二阶隐Markov模型(second-order HMM:HMM2)算法给出了一种新的简化算法.新算法是一种与Baum-Welch算法相似的算法,允许每一状态的观测概率密度函数(probability density function:PDF)可以用不同的特征集来定义和估计.基于此方法给出了相应的识别方法和参数估计.这种方法是基于充分统计量的,并且从理论上来说不会造成性能的损失.     

过渡音的基音周期检测方法

针对传统的基音估计算法不能适用于过渡音的问题，提出中心偏离函数及基于中心偏离函数的基音周期检测算法。该算法主要通过划分语音子带来搜索最小中心偏移量，较准确地确定过渡音的基音周期。介绍了该算法的设计思想和实现过程，并给出代表性的实验结果，将其结果与MBE算法所检测到的基音周期进行比较。研究结果表明：采用所提出的中心偏离函数和时域削波方法相结合来搜索基音周期，能够有效地克服传统方法的不足，降低误判率，提高基音周期的估计精度。     

与观测信息相关的MHMM的参数估计

隐马尔可夫模型(H idden M arkov Models:HMM)是一种具有很好学习能力的统计模型,已在许多领域特别在语音识别领域得到了成功的应用.本文介绍了任一时刻出现的观测矢量的概率不仅依赖于系统当前时刻所处的状态,而且依赖于系统前一时刻出现的观测矢量的前提下,多个不同的隐马尔可夫模型的组合———混合隐马尔可夫模型(M ixture ofHMM:MHMM)的结构,并根据Baum-W elch算法,导出了该模型各个参数估计公式.