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基于遗传算法的多模型Kalman滤波算法及应用研究

以往的滤波器设计一般是基于一个参数固定系统模型 .为了简化问题的分析 ,通常假设过程中系统模型参数是时不变的 .但在实际中 ,由于外部扰动以及环境条件的变化 ,系统模型参数会随之变化 ,这就要求设计出适合于较复杂系统 (如系统故障、子系统动态变化、外部扰动等等 )的滤波器 .对于这种较为复杂的系统 ,利用常规的单一滤波器往往效果不好 ,因为当参数产生较大变化时 ,单一滤波器不能跟随参数的实际变化 ,造成模型的不准确 ,从而基于此模型而设计的滤波器性能不佳 ;另外 ,各种惯性器件还存在一个误差随时间长期漂移的问题 ,陀螺仪、加速度计的误差模型参数常常随时间发生较大幅度的变化 ,原来的误差补偿措施就无法达到期望的精度 ,这时 ,补偿后的惯性器件噪声统计模型也就发生了变化 ,而组合导航中的Kalman滤波器要求准确的噪声统计模型知识 ,因此有必要采取一种简单可行的方法 ,对惯性器件的噪声模型参数进行自适应的调整 ,以满足精确建模的要求...  (本文共5页) 阅读全文>>

《工业控制计算机》2017年01期
工业控制计算机

基于Kalman滤波器的无刷直流电机滑模控制

由于高性能的无刷直流电机控制需要高精度的转子位置测量信息,而传感器由于精度有限,并且存在测量噪声。Kalman滤波器是一种自适应滤波器,广泛应用于信号检测和处理中,特别是在导航、定位等系统中[3]。针对无刷直流电机的位置控制系统,本文提出了一种新的滑模变结构控制器并结合Kalman滤波器的控制方案,采用Kalman滤波器消除测量噪声,从而实现对转子位置的准确估计,提高系统的控制性能和精度。1 无刷直流电机数学模型[4]无刷直流电机的模型是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,为了实现转矩线性化控制,必须对转矩的线性化参数进行解耦。以星形连接两相导通三相六状态无刷直流电机为例进行分析,为了简化首先做以下建设:无刷直流电机工作在两相导通星形三相六状态方式下,无中线引出,电机在运行过程中忽略齿槽效应和磁路饱和,不计电机铁耗中的涡流损耗和磁滞损耗,气隙磁场分布近似认为是理想的120°电角度梯形波,组成三相全桥逆变电路的功率开关器件和二极...  (本文共2页) 阅读全文>>

《中南大学学报(自然科学版)》2017年09期
中南大学学报(自然科学版)

基于Kalman滤波的力矩电机直驱转台系统数字滑模控制

随着数控机床向高速高精度方向发展,数控转台作为数控机床中的最重要部件,传统的由蜗轮蜗杆或齿轮副传动方式已经难以适应现有机床的高速高精度要求[1-2],这是由于蜗轮蜗杆传动,其启动和制动速度及其加速度低,且在启动、加速、反转和制动过程中存在的摩擦、弹性形变及反向间隙等会降低系统的响应能力和精度。力矩电机直驱转台直接由力矩电机通过联轴器驱动数控转台,省去了中间的传动环节,提高了系统的动态性能。然而,将力矩电机直接与数控转台相连接,外部负载、噪声等将直接通过数控转台作用于力矩电机,使其对外部的干扰尤为敏感,这在一定程度上增加了系统控制的难度[3-4]。孙宜标等[5-7]进行了系统的鲁棒控制和滑模控制研究,取得了较好的控制效果。滑模控制由于具有结构简单、易于实现等优点,在电机、机器人、飞机等领域的控制得到广泛应用[8-11]。王燕等[12]提出了一种基于趋近率的终端滑模,实现了力矩电机的精密位置跟踪。谢道成等[13]将该方法用于再入飞行...  (本文共6页) 阅读全文>>

《宇航学报》2015年01期
宇航学报

Kalman滤波的铷原子钟控制算法

0引言目前,时间频率标准以铯钟和氢钟为主。由于它们昂贵的价格和对环境的高要求,大多用户都无法接受,而在实际应用中,许多用户需要高精度的时频标准,如电力传输网要求时刻准确度小于±1 us,频率准确度优于±1×10-11;在CDMA中的高速数字通信系统一般要求时钟同步的时刻准确度小于±0.5 us,频率稳定度优于±5×10-12[1]。因此价格相对便宜的铷原子钟便成了首选。但是,铷原子钟存在频率偏移和老化的问题,导致输出地结果逐渐偏离标准时间,不能满足时间频率用户的精度要求[2]。例如,美国SRS公司生产的PRS10,其频率准确度为5×10-11,月老化率小于5×10-11,年老化率小于5×10-10[3]。因此,通过GPS接收机输出的1pps校准铷原子钟,不仅使得用户的时间标准与标准时间保持同步,而且节省了用户的费用,这完全满足了用户的时间频率需求。铷原子钟具有良好的短期稳定性,而GPS接收机输出信号短期稳定性很差,作为控制铷钟的...  (本文共6页) 阅读全文>>

《科学技术与工程》2014年02期
科学技术与工程

基于灰关联熵的网络安全态势Kalman预测算法

随着网络规模的日趋庞大,结构的日益复杂和多变,使得各种网络安全事件层出不穷,网络的安全威胁也趋于多元化;因此人们更加重视网络安全问题。为了确保网络系统的安全运行,传统的解决单个网络安全问题的方法已经无法满足需求,对网络的整体运行情况进行评估与预测逐渐成为当前网络安全领域的研究热点之一。态势评估研究的起步较早,在这方面有不少创新性的研究:文献[1]利用多传感器数据融合建立了一个网络安全态势框架。文献[2]提出了一种基于IDS报警日志的层次化网络安全态势感知方法。文献[3]提出了经典的Endsley层次模型。文献[4]提出了基于灰色Verhulst的网络安全态势感知模型等。以上模型虽然能给出当前和过去的网络安全态势值,但网络安全管理仍处于被动状态。为了从被动变为主动,需要进行网络安全态势预测,从而减轻网络管理者处理数据的压力,且为其提供更好的决策依据。目前态势预测的研究相对态势评估较少,大部分是对已有的预测算法进行运用或加以改进,典...  (本文共4页) 阅读全文>>

《战术导弹技术》2014年03期
战术导弹技术

自适应Kalman滤波在巡航导弹航迹融合中的实现

1引言Kalman滤波是一种性能卓越的滤波算法,很适合应用于巡航导弹航迹融合。但是线性Kalman滤波描述的动态系统是离散的和线性的。当巡航导弹匀速直线飞行时,其滤波效果很好;当巡航导弹调整飞行方向时,就会出现明显地偏差。运用推广Kalman滤波算法,虽然可以改善滤波效果,却会大大增加计算的工作量与复杂性。而且巡航导弹的转向是无法提前预知的,即使运用推广Kalman滤波算法也无法绝对保证滤波效果。本文通过先转向判定,再控制滤波初值的方法对Kalman线性滤波算法进行改进,在不用明显增加系统计算量和复杂性的前提下,较好地解决了这一问题。2巡航导弹航迹融合模型巡航导弹航迹融合就是对探测器所侦测到的巡航导弹航迹信息进行处理,以离散的、不完整的、不精确的数据推算出完整、精确的巡航导弹航迹,进而得出准确的巡航导弹飞行状态与威胁预测。整个巡航导弹航迹融合模型由三部分构成,即巡航导弹飞行状态模型、探测器观测模型和滤波算法模型。2.1巡航导弹飞...  (本文共5页) 阅读全文>>