乙苯化工过程的分布式无迹卡尔曼滤波方法

乙苯化工过程由一系列连续搅拌釜式反应器和分离器组成的大规模非线性系统,针对这一类系统提出了一种基于分布式无迹卡尔曼滤波的状态估计方案。该方法通过将系统分解,对每个子系统设计局部无迹卡尔曼滤波,它接收局部测量值,并与其他滤波器协同计算局部状态估计值的方法完成整个系统的状态估计。给出了详细的分布式无迹卡尔曼滤波的设计方法和估计算法。在不同的噪声下对分布式和集中式无迹卡尔曼进行了比较分析。仿真结果表明,分布式无迹卡尔曼滤波可以很好地处理强噪声,正常噪声下比集中式无迹卡尔曼滤波有更稳定的性能,但在理想噪声下集中式无迹卡尔曼滤波有更好的表现。     

双向不敏卡尔曼滤波的无源定位算法

针对不敏卡尔曼滤波算法在单站无源定位的应用中受初始状态误差和可观测条件等影响易产生滤波发散、收敛精度低、收敛速度慢的问题.提出一种双向平方根不敏卡尔曼滤波的无源定位算法.充分利用了平方根不敏卡尔曼滤波算法数值稳定性高的优点,采用后向平滑算法逐次修正状态估计值,从而提高了定位算法对初始状态的鲁棒性.试验结果验证了该算法的有效性.     

基于扩展卡尔曼滤波的车辆状态可靠估计

为实现高机动工况下车辆状态的可靠估计,提出了一种基于改进的扩展卡尔曼滤波的车辆运行状态估计方法.首先建立基于非线性车辆动力学的系统状态模型,该模型分别以低成本的车载轮速和方向盘转角传感器信息作为系统的观测量和外部输入量;然后通过改进的卡尔曼滤波递推算法高精度地推算出汽车的关键运行状态.仿真试验表明,所提出的方法既可适应一般机动环境也可适应较高机动环境.此外,该方法可显著提高直测量的精度,并可实现对质心侧偏角、侧向速度等难以直测量的准确估计,质心侧偏角估计误差小于3×10-3rad,速度估计精度小于0.1 m/s.     

电动汽车蓄电池荷电状态的卡尔曼滤波估计

对电动汽车剩余里程的预测需要一个准确的蓄电池荷电状态(SOC)值，但目前任何方法都不能精确地测量蓄电池的剩余电量，以计算电动汽车蓄电池的荷电状态(SOC)，在对目前常用的剩余电量计量方法分析的基础上，提出了一种基于电流的测量，然后利用卡尔曼滤波估计递推算法对蓄电池SOC进行实时估计，并在MATLB下进行了仿真。     

分布式电动汽车质量与行驶状态估计

为了更精确地获取分布式电动汽车行驶过程中的关键参数及相关状态信息,本文提出了一种递推最小二乘法与双容积卡尔曼滤波算法相结合的估计方法,并基于三自由度非线性整车动力学模型,借助Carsim-MATLAB/Simulink平台进行了联合仿真与实验分析,结果表明,该算法能实时准确地估计车辆参数与行驶状态,满足车辆主动安全控制...     

基于自适应无迹卡尔曼滤波的分布式驱动电动汽车车辆状态参数估计

以精确估计车辆状态参数为目标,提出了一种基于自适应无迹卡尔曼滤波的车辆状态参数估计算法,采用非线性三自由度车辆模型,将模糊控制与无迹卡尔曼滤波算法相结合,实现对系统测量噪声的自适应调整,通过对方向盘转角,纵向加速度和横向加速度等低成本传感器信息融合实现对质心侧偏角和横摆角速度的状态估计.应用CarSim与Matlab/Simulink建立分布式驱动电动汽车整车模型并且联合仿真对估计算法的有效性进行验证.结果表明自适应无迹卡尔曼滤波比无迹卡尔曼滤波更能有效准确地进行车辆状态参数估计,在双移线工况中,质心侧偏角估计精度提高了6.7%,横摆角速度估计精度提高了4.8%.      

带等式状态约束的集合卡尔曼滤波算法

对含等式状态约束的非线性系统状态估计问题,本文考虑将集合卡尔曼滤波算法与估计投影方法结合,分别对每个状态粒子和加权平均后的状态估计向量使用估计投影方法,得到两种新的带约束的状态估计算法. 实验表明,与粒子滤波和不带约束的集合卡尔曼滤波相比,新算法的估计精度有所提高     

含状态约束的分布式多传感器数据融合

从理论上研究了含状态约束的分布式多传感器数据融合中的状态估计问题．在单传感器Kalman滤波方程和无约束的分布式融合算法的基础上,考虑状态等式约束条件,提出了一种新的含状态约束的分布式融合估计算法,指出并证明了该融合估计所具有的数学性质．     

基于UKF的参数和状态联合估计

对于因模型参数失配造成的非线性系统状态估计不准确现象,采用基于不敏卡尔曼滤波(UKF)的参数和状态联合估计方法,即将未知模型参数和状态组成增广的状态向量,用UKF同时获得参数和状态估计值.通过一个离散非线性随机系统的蒙特-卡洛仿真,总结滤波器参数对联合估计器性能的影响及参数选择规律.最后将该方法应用于一个典型的化工反应过程,获得了较好的效果.     

交互式多模型卡尔曼滤波的车辆悬架系统状态估计

针对车辆悬架状态无法准确估计的问题,设计了自适应交互式多模型卡尔曼滤波(IMMKF)状态观测器.首先,建立了标准路面激励模型与四分之一线性化悬架模型;然后,利用递归最小二乘方法与IMMKF理论,设计了不同工况下广义悬架模型自适应IMMKF状态观测器;最后,分析了在标准C级路面激励工况下簧载质量变化对悬架系统状态估计的影响.仿真与台架试验结果表明,在簧载质量变化工况下,所设计的自适应IMMKF状态观测器与传统卡尔曼滤波状态观测器相比其估计精度至少可以提高20%.     

基于极大后验估计的STUKF算法跟踪再入弹道目标

针对弹道导弹再入阶段飞行受力情况复杂多变,状态噪声未知时变的非线性跟踪问题,提出基于极大后验估计的STUKF非线性滤波跟踪算法。该算法采用最小偏度单行采样策略,在保证跟踪精度的同时,提高实时性;引入带有多重次优渐消因子的强跟踪算法,在线调整状态一步预测均方误差阵,提高系统对突发机动跟踪的稳定性;采用指数加权的方法,利用次优无偏MAP时变噪声统计估计器,在线估计未知系统过程噪声的统计特性,提高系统应对噪声变化的能力。仿真结果表明:该算法具有比不敏卡尔曼滤波算法(UKF)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)更好的跟踪性能。     

基于奇异值分解无迹卡尔曼滤波的锂电池荷电状态估计

锂电池的荷电状态(state of charge, SOC)是电池管理系统(battery management system, BMS)对锂电池进行管理的重要指标。针对传统SOC估计方法存在的精度低、计算复杂和鲁棒性差等问题,本文提出了一种基于奇异值分解无迹卡尔曼滤波(singular value decomposition unscented Kalman filter, SVD-UKF)的SOC估计方法。该方法利用无迹变换(unscented transformation,UT)提高了计算精度的同时降低了计算量,并且克服了UKF在状态协方差矩阵P非半正定时会出现滤波发散的缺点,提高了算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法能够快速收敛于真值,并且将估算误差降低至1%。     

一种基于Unscented卡尔曼滤波的多平台多传感器配准算法

首先给出传感器偏差配准模型,然后将目标的运动模型和传感器偏差组合在同一个状态方程中,利用Unscented卡尔曼滤波（UKF）方法进行状态和偏差联合估计,最后理论分析了配准偏差对状态估计的影响。Monte-Carlo仿真表明,该方法能同时有效地估计目标状态和传感器配准偏差。     

基于UKF软测量技术的汽车行驶状态估计

为了有效解决电动汽车在行驶过程中的车速、质心侧偏角和横摆角速度等参数低成本测量的问题,采用无迹Kalman搭建了软测量算法,该算法充分考虑电动汽车动态行驶状况下的非线性的影响因素,同时采用非线性的HSRI动态轮胎模型对轮胎侧向力进行精确估计。通过与CarSim动力学仿真软件进行联合仿真,对比分析验证所建立的软测量算法能够准确、实时的估计出电动汽车的运动参数。     

车辆行驶状态无迹卡尔曼软测量

为了有效解决电动汽车在行驶过程中的车速、质心侧偏角和横摆角速度等参数低成本测量的问题,采用无迹卡尔曼搭建了软测量算法,该算法充分考虑了电动汽车非线性的车辆运动状态估计,对于轮胎侧向力的估计采用非线性的魔术轮胎模型。最终,通过联合仿真实验方法验证了所建立的软测量算法能够准确、实时地估计出电动汽车的运动参数。     

基于无迹粒子滤波的车辆质心侧偏角估计方法

针对轮毂电机驱动车辆行驶状态参数获取困难的问题,提出了一种基于无迹粒子滤波的质心侧偏角估计方法。以采集的低成本普通车载传感器信息和驾驶信号作为输入信息,在构建非线性三自由度车辆模型基础上,建立了车辆行驶状态参数估计方程,设计了质心侧偏角无迹粒子滤波估计器。利用Matlab/Simulink和Adams进行了联合仿真实验。结果表明：该估计方法具有可行性,在不同工况下均具有良好的质心侧偏角估计效果。     

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.     

基于平方根Unscented卡尔曼滤波的无陀螺卫星的姿态估计

针对无陀螺卫星的姿态和速度估计问题,提出基于平方根UKF滤波（square Root Unscented Kalman Filter）的估计算法。为了避免欧拉角带来的奇异问题,采用四元数描述卫星的姿态参数。考虑卫星的非线性模型,采用Cholesky和QR分解,从而平方根UKF滤波方法不仅能保证协方差矩阵的正定性,并且还可以提高算法的计算精度。利用测量矢量的信息,该算法能估计三轴稳定卫星的姿态,且计算简单,无需计算Jacobian矩阵。数值仿真结果表明,所给出的方法是可行而有效的。     

基于UKF的INS/GPS组合导航系统仿真

通过Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,研究INS/GPS紧耦合组合导航系统中滤波算法的问题,避免了对非线性的系统方程进行线性化。同时将自适应原理引入UKF,给出了一种自适应UKF算法。将EKF、UKF和自适应UKF分别应用到INS/GPS组合导航系统的滤波中。仿真结果表明,相比UKF算法,自适应UKF算法进一步提高导航解的精度和收敛速度,同时系统的鲁棒性也得到了提高。