未知外部输入传感器网络异步触发分布式滚动时域估计

1

作者 徐晨辉 何德峰 杜海平 《自动化学报》 北大核心 2025年第7期1642-1650,共9页

考虑未知外部输入无线传感器网络的约束分布式状态估计问题,提出一种新型异步触发分布式滚动时域估计方法.首先针对传感器网络节点的有限观测能力与资源约束,设计基于异步事件触发机制的数据交互策略.同时为抑制异步事件触发可能引入的... 考虑未知外部输入无线传感器网络的约束分布式状态估计问题,提出一种新型异步触发分布式滚动时域估计方法.首先针对传感器网络节点的有限观测能力与资源约束,设计基于异步事件触发机制的数据交互策略.同时为抑制异步事件触发可能引入的最坏影响,构建基于min-max优化的分布式滚动时域状态估计器.其次,通过松弛输入矩阵条件,建立保证估计误差满足输入-状态稳定性的充分条件,并利用该条件离线确定估计器参数.进一步,将状态估计器等价转化为基于线性矩阵不等式的凸规划问题,减轻估计器在线计算负担.最后,通过对比实验验证了本文方法的优越性. 展开更多

关键词 无线传感器网络 滚动时域估计 事件触发机制 输入-状态稳定性 分布式状态估计

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风力发电控制系统的实时非线性经济模型预测控制

2

作者 王文文 刘向杰 孔小兵 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第3期679-690,共12页

为应对风电系统经济效益控制和实时性要求的新挑战,针对风力发电控制系统,提出了一种非线性经济模型预测控制策略。在最大化发电功率的同时减少了塔架和齿轮箱等关键结构的疲劳负荷,设计了一个滚动时域估计器为优化提供有意义的初始化... 为应对风电系统经济效益控制和实时性要求的新挑战,针对风力发电控制系统,提出了一种非线性经济模型预测控制策略。在最大化发电功率的同时减少了塔架和齿轮箱等关键结构的疲劳负荷,设计了一个滚动时域估计器为优化提供有意义的初始化。优化问题求解方面,利用相邻采样时刻间非线性规划程序的相似性,实现了算法的实时迭代求解。以5 MW风电机组作为研究对象,在ACADOS框架下实时迭代求解最优控制问题。仿真结果表明:所提控制策略能够有效提高系统运行经济效益并且能够实现实时控制。 展开更多

关键词 风力发电控制系统 非线性经济模型预测控制 滚动时域估计 疲劳负荷 实时迭代

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欺骗攻击下的不确定多智能体系统分布式估计

3

作者 薛福帅 薛斌强 《电光与控制》 北大核心 2025年第8期1-6,共6页

针对欺骗攻击和不确定参数约束下多智能体系统的状态估计问题,提出了一种鲁棒滚动时域估计算法。首先,将欺骗攻击描述为满足Bernoulli分布的随机序列,并采用预测补偿策略进行补偿。其次,改变分布式滚动时域估计算法中的时变权矩阵以抵... 针对欺骗攻击和不确定参数约束下多智能体系统的状态估计问题,提出了一种鲁棒滚动时域估计算法。首先,将欺骗攻击描述为满足Bernoulli分布的随机序列,并采用预测补偿策略进行补偿。其次,改变分布式滚动时域估计算法中的时变权矩阵以抵消不确定参数的影响。基于此,通过求解min-max优化问题得到鲁棒滚动时域估计器。随后给出了估计误差收敛性的结论。最后,由小车组成的多智能体系统的仿真结果验证了所提算法的可行性。 展开更多

关键词 多智能体 欺骗攻击 预测补偿 模型不确定性 分布式滚动时域估计

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基于滚动时域估计的高超声速飞行器轨迹跟踪 被引量：1

4

作者 臧红岩 王凯 +2 位作者 高长生 荆武兴 王越欣 《现代防御技术》 北大核心 2024年第2期132-144,共13页

针对高超声速飞行器高精度轨迹跟踪问题,提出一种将滚动时域估计与交互式多模型算法相结合的强机动目标轨迹跟踪算法。给出了半速度系下的高超声速飞行器滑翔段运动模型及量测模型。利用滚动时域估计方法将状态估计问题转化为有约束的... 针对高超声速飞行器高精度轨迹跟踪问题,提出一种将滚动时域估计与交互式多模型算法相结合的强机动目标轨迹跟踪算法。给出了半速度系下的高超声速飞行器滑翔段运动模型及量测模型。利用滚动时域估计方法将状态估计问题转化为有约束的优化问题,并充分考虑飞行器滑翔段物理约束。在此基础上,为应对目标不同机动模式,借助交互式多模型算法思想建立模型集对其进行近似。分别在机动模式不变和机动模式突变的情况下对算法进行了验证。结果表明,新算法采用多个模型并行估计,即时调整模型概率后进行融合输出,能够有效避免目标跟踪模型失配,可显著提高对于高超声速飞行器这类强机动目标的轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 滑翔段 强机动目标 轨迹跟踪 滚动时域估计 交互式多模型算法

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汽车行驶状态参数估计研究进展与展望 被引量：39

5

作者 郭洪艳 陈虹 +1 位作者 赵海艳 杨斯琦 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期661-672,共12页

准确而实时地获得汽车的行驶状态参数信息是实现汽车主动安全控制的关键问题,也是车载故障诊断的重要技术之一.随着估计理论的发展,利用车辆上已装备的传感器获得汽车行驶状态信息,进行汽车行驶状态参数估计是近年来的研究热点.本文首... 准确而实时地获得汽车的行驶状态参数信息是实现汽车主动安全控制的关键问题,也是车载故障诊断的重要技术之一.随着估计理论的发展,利用车辆上已装备的传感器获得汽车行驶状态信息,进行汽车行驶状态参数估计是近年来的研究热点.本文首先给出汽车系统中需要进行估计的状态参数的分类及现有估计方案:然后对现有的各种汽车行驶状态参数估计方法加以综述,并分析了各种方法在汽车行驶状态参数估计方面的优缺点;最后对汽车行驶状态参数估计的进一步研究提出几点展望. 展开更多

关键词 状态参数估计 车速估计 扩展卡尔曼滤波 估计方案 滚动时域估计

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基于量测补偿的多传感器分布式滚动时域估计 被引量：5

6

作者 焦志强 李卫华 王鹏 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期984-990,共7页

针对网络中单个传感器无法对目标状态完全观测的情况,基于量测补偿策略与滚动时域估计方法,提出了一种分布式估计算法。针对网络中单个传感器量测对状态不完全可观测的情况,令各传感器利用其对完全量测的预测来补偿实际量测;进一步针对... 针对网络中单个传感器无法对目标状态完全观测的情况,基于量测补偿策略与滚动时域估计方法,提出了一种分布式估计算法。针对网络中单个传感器量测对状态不完全可观测的情况,令各传感器利用其对完全量测的预测来补偿实际量测;进一步针对传感器网络中所有传感器估计的一致性问题,令各传感器利用本身的量测和邻居传感器的传输信息对状态进行滚动时域估计,并在此基础上构造分布式的滚动时域估计优化问题和设计实施算法。仿真结果表明,在整个传感器网络全局可观测的前提下,该算法可以使得传感器网络中的所有传感器实现对目标状态的完整、准确估计。 展开更多

关键词 分布式状态融合估计 滚动时域估计 不完全可观测 量测补偿

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具有约束的不确定系统的滚动时域状态估计方法 被引量：4

7

作者 王曌 刘志远 +1 位作者 裴润 班喜光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第9期99-102,共4页

针对不确定系统的状态估计问题,提出了一种基于滚动优化原理的鲁棒滚动时域状态估计方法。这种方法充分利用了以约束形式出现的关于系统状态和干扰的已知信息,可提高估计的合理性和准确性。文中给出了估计算法及估计误差协方差矩阵的递... 针对不确定系统的状态估计问题,提出了一种基于滚动优化原理的鲁棒滚动时域状态估计方法。这种方法充分利用了以约束形式出现的关于系统状态和干扰的已知信息,可提高估计的合理性和准确性。文中给出了估计算法及估计误差协方差矩阵的递推公式,并对估计算法的稳定性进行了分析。仿真结果表明该方法能够有效地处理具有约束的不确定系统的状态估计问题。 展开更多

关键词 电力系统 滚动时域估计 状态估计 不确定系统 鲁棒估计 仿真

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基于多模型与滚动时域估计的机动目标跟踪算法 被引量：4

8

作者 焦志强 李卫华 王鹏 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第2期15-20,共6页

针对受限于已知物理约束的机动目标,提出了一种目标跟踪算法。针对机动目标的不同运动模式,采用多模型组合的方法进行了近似;针对目标的已知物理约束,采用滚动时域估计方法进行处理,并将其作为状态估计的先验信息来提高估计精度;最终通... 针对受限于已知物理约束的机动目标,提出了一种目标跟踪算法。针对机动目标的不同运动模式,采用多模型组合的方法进行了近似;针对目标的已知物理约束,采用滚动时域估计方法进行处理,并将其作为状态估计的先验信息来提高估计精度;最终通过设计多模型结构的状态估计演化方程、改进滚动时域估计的误差协方差矩阵更新公式,给出了一种多模型结构与滚动时域估计相结合的机动目标跟踪算法。仿真结果表明:该算法与自适应卡尔曼滤波(AKF)、交互式多模型(IMM)算法相比,可以对具有物理约束的机动目标进行更好的跟踪。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 多模型(MM) 滚动时域估计(mhe)

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车速和路面附着系数的滚动时域估计 被引量：11

9

作者 赵林辉 刘志远 陈虹 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期520-525,共6页

基于Dugoff轮胎模型建立了车辆的非线性动力学方程,并给出了路面附着系数的约束条件。针对车速和路面附着系数约束的非线性估计,提出了一种基于滚动优化原理的滚动时域估计法(MHE),并给出了MHE法的具体步骤。在不同路面上对MHE法进行了... 基于Dugoff轮胎模型建立了车辆的非线性动力学方程,并给出了路面附着系数的约束条件。针对车速和路面附着系数约束的非线性估计,提出了一种基于滚动优化原理的滚动时域估计法(MHE),并给出了MHE法的具体步骤。在不同路面上对MHE法进行了多种工况的实验验证,并在同样条件下与扩展Kalman滤波法进行了比较。实验结果表明,MHE法的估计性能优于扩展Kalman滤波法。 展开更多

关键词 车速 路面附着系数 约束 滚动时域估计

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基于滚动时域优化的移动舞台机器人位姿估计 被引量：5

10

作者 何德峰 徐晨辉 +1 位作者 朱威 郑雅羽 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期608-613,622,共7页

为了解决舞台文化发展背景下移动舞台机器人的位姿估计问题,提出了一种基于滚动时域优化的移动舞台机器人位姿估计算法。结合移动舞台机器人的运动学模型和预设的参考位姿,采用PD控制实现了机器人对参考位姿的跟踪,建立了移动舞台机器... 为了解决舞台文化发展背景下移动舞台机器人的位姿估计问题,提出了一种基于滚动时域优化的移动舞台机器人位姿估计算法。结合移动舞台机器人的运动学模型和预设的参考位姿,采用PD控制实现了机器人对参考位姿的跟踪,建立了移动舞台机器人闭环误差系统模型。在此基础上,采用滚动时域估计算法实时估计机器人的跟踪误差,该算法在一个固定时域窗口内利用误差系统参数和测量数据进行迭代估计,结合参考位姿实现了对移动舞台机器人位姿的实时估计。以移动舞台机器人进行曲线运动为测试场景,仿真验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 移动舞台 移动机器人 滚动时域估计 位姿估计

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基于神经网络的非线性时间序列故障预报 被引量：16

11

作者 胡寿松 张正道 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期744-748,共5页

对模型未知非线性系统,将系统输出组成时间序列并通过空间嵌入的方法转化为一个离散动态系统．利用线性AR模型拟合时间序列的线性部分,用神经网络拟合时间序列的非线性部分并补偿外界未知的扰动,提出了通过对状态的观测实现时间序列一... 对模型未知非线性系统,将系统输出组成时间序列并通过空间嵌入的方法转化为一个离散动态系统．利用线性AR模型拟合时间序列的线性部分,用神经网络拟合时间序列的非线性部分并补偿外界未知的扰动,提出了通过对状态的观测实现时间序列一步预测的方法．利用滚动优化的思想将一步预测推广,提出了时间序列的N步预测方法,证明了时间序列预测误差有界．通过对预测误差进行概率密度估计和检验,提出了故障的预报方法．对F-16歼击机的结构故障预报结果表明了方法的有效性． 展开更多

关键词 非线性时间序列 神经网络 滚动预测 概率密度估计 故障预报

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基于滚动时域估计的非线性目标跟踪 被引量：1

12

作者 付东莉 柴毅 +1 位作者 魏善碧 周海林 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第1期101-103,共3页

实际的雷达跟踪问题大多属于非线性问题,存在着各种物理约束,采用基于在线滚动优化原理的滚动时域估计方法可以有效地处理带约束非线性目标跟踪问题。滚动时域估计通过引入到达代价函数,将非线性跟踪滤波问题转换为带约束的有限时域优... 实际的雷达跟踪问题大多属于非线性问题,存在着各种物理约束,采用基于在线滚动优化原理的滚动时域估计方法可以有效地处理带约束非线性目标跟踪问题。滚动时域估计通过引入到达代价函数,将非线性跟踪滤波问题转换为带约束的有限时域优化问题,可以有效减少优化问题求解的计算量,能够显著提高状态估计的准确度。针对实际的雷达跟踪问题,仿真结果表明,滚动时域估计能有效地提高非线性目标跟踪的精度。 展开更多

关键词 滚动时域估计 非线性 目标跟踪

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带有UKF滚动时域估计的动力定位控制器 被引量：6

13

作者 苏义鑫 赵俊 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1381-1386,1393,共7页

针对随机扰动下船舶的动力定位控制问题,将基于无迹卡尔曼滤波的滚动时域估计与非切换解析模型预测控制相结合提出一种非线性控制器设计方法。应用基于无迹卡尔曼滤波的滚动时域估计结合差分法所得的离散模型设计非线性滤波器,获取系统... 针对随机扰动下船舶的动力定位控制问题,将基于无迹卡尔曼滤波的滚动时域估计与非切换解析模型预测控制相结合提出一种非线性控制器设计方法。应用基于无迹卡尔曼滤波的滚动时域估计结合差分法所得的离散模型设计非线性滤波器,获取系统状态估计值,并采用无迹卡尔曼滤波方法计算到达代价;参照船舶动力学模型,应用非切换解析模型预测控制方法,设计动力定位非线性控制器。将所提出的方法应用于某供应船动力定位控制器的设计。通过仿真验证了所设计的动力定位控制器的有效性。 展开更多

关键词 动力定位 无迹卡尔曼滤波 滚动时域估计 到达代价 非线性控制器

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QPSO算法优化的非线性观测器设计方法研究 被引量：3

14

作者 周丹 须文波 +1 位作者 孙俊 陈伟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第33期22-25,共4页

具有量子行为的粒子群优化算法(Quantum-behavedParticleSwarmOptimization,简称QPSO)是继粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization,简称PSO)后,最新提出的一种新型、高效的进化算法。论文在研究基于PSO算法的非线性观测器基础上,提... 具有量子行为的粒子群优化算法(Quantum-behavedParticleSwarmOptimization,简称QPSO)是继粒子群优化算法(ParticleSwarmOptimization,简称PSO)后,最新提出的一种新型、高效的进化算法。论文在研究基于PSO算法的非线性观测器基础上,提出了一种基于QPSO算法的非线性观测设计方法。以vanderPol系统为例进行了仿真实验,其基本思想是将非线性连续时间系统的状态估计问题转换为非线性函数的在线优化问题,然后利用PSO或QPSO算法获得系统状态的最优估计。仿真结果显示了基于QPSO算法的非观测器比基于PSO算法的非线性观测器的性能更优越。 展开更多

关键词 粒子群优化 具有量子行为的粒子群优化 非线性观测器 滚动时域估计

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基于位置的机械臂视觉伺服预测控制 被引量：6

15

作者 刘安东 卢威威 俞立 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第8期1725-1731,共7页

基于位置的机械臂视觉伺服控制需要解决位姿估计和目标跟踪控制问题.为了克服机械臂运动过程中的运动空间约束,提出了基于滚动时域估计(MHE)的机械臂位姿估计方法.在位姿估计的基础上,利用对偶梯度上升方法以及拉格朗日乘子处理具有控... 基于位置的机械臂视觉伺服控制需要解决位姿估计和目标跟踪控制问题.为了克服机械臂运动过程中的运动空间约束,提出了基于滚动时域估计(MHE)的机械臂位姿估计方法.在位姿估计的基础上,利用对偶梯度上升方法以及拉格朗日乘子处理具有控制输入约束的优化问题,并给出了基于迭代线性二次调节(iLQR)的视觉伺服预测控制器设计方法.进一步,采用极点配置方法设计了扩张状态观测器(ESO)用于解决估计误差和线性化误差引起的扰动问题.进而,给出了保证闭环系统稳定的充分条件.最后,通过仿真对比验证了本文所提算法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 机械臂视觉伺服 滚动时域估计 迭代线性二次调节 预测控制 扩张状态观测器

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基于滚动时域的无人水稻直播机运动状态估计 被引量：2

16

作者 武涛 李彦明 +3 位作者 徐长赓 刘汉文 陈小倩 刘成良 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期36-43,共8页

针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入,以及测量输出不确定等问题,提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法(MHE)。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件,从而实现对带约束非线性模型状态的... 针对农业机械自动驾驶中非线性车辆模型具有未知干扰输入,以及测量输出不确定等问题,提出一种基于滚动时域的车辆运动状态估计方法(MHE)。将状态估计问题转化为固定时域的优化问题并充分考虑约束条件,从而实现对带约束非线性模型状态的估计。为提高MHE的计算效率并且考虑传感器采样频率不同,以及可能出现测量值缺失或异常,设计出一种多线程运行架构,使MHE更适合实际应用。使用Matlab建立水稻直播机自动驾驶仿真系统,仿真结果表明,MHE算法能有效补偿系统干扰和消除测量噪声,MHE估计出的横纵位置和航向角相比扩展卡尔曼滤波(EKF)估计出的更接近系统真值。使用MHE状态估计算法对水稻直播机无人作业过程中测得的横向偏差与航向角偏差进行估计。结果表明,时域窗口N取3~5时,MHE算法对消除状态的稳态误差和抑制测量值的不平稳性具有良好的效果,同时也能较好地反映状态值的真实变化,证明了MHE算法在补偿系统干扰和消除测量误差方面的优异性。 展开更多

关键词 无人水稻直播机 自动驾驶 滚动时域估计 多线程架构

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弹性高速飞行器的状态/参数滚动时域估计 被引量：1

17

作者 陈尔康 荆武兴 高长生 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期291-298,共8页

针对弹性高速飞行器非线性、不确定性和刚体/弹性耦合的特点,提出了一种基于QR分解和滚动时域估计的状态/参数联合估计方法。首先,通过引入滚动时域策略,将状态/参数估计问题转化为固定变量数目的优化问题,能够较好地处理时变参数的估... 针对弹性高速飞行器非线性、不确定性和刚体/弹性耦合的特点,提出了一种基于QR分解和滚动时域估计的状态/参数联合估计方法。首先,通过引入滚动时域策略,将状态/参数估计问题转化为固定变量数目的优化问题,能够较好地处理时变参数的估计问题。然后,利用前向动态规划原理,将到达代价的计算转化为最小二乘问题,并利用QR分解进行求解,从而给出了基于QR分解的到达代价更新方法。这样使得整个滚动时域估计方法都建立在优化的基础上,且引入了反馈机制,提高了估计精度和速度。仿真结果表明:滚动时域估计的精度明显优于扩展卡尔曼滤波,且基于QR分解的到达代价更新方法在速度上优于传统的基于估计误差协方差的到达代价更新方法。 展开更多

关键词 高速飞行器 弹性 滚动时域估计 状态估计 参数估计 QR分解

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滚动时域估计中先验估计误差协方差阵的递归算法 被引量：1

18

作者 王曌 刘志远 +1 位作者 班喜光 裴润 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第3期461-464,共4页

对滚动时域状态估计问题中先验估计状态和相应的误差协方差矩阵的计算方法进行了讨论。给出了滚动时域估计中先验状态的估计方法,并导出了与先验滚动估计状态相一致的误差协方差矩阵的递归公式。与其它的滚动时域估计方法相比,本文给出... 对滚动时域状态估计问题中先验估计状态和相应的误差协方差矩阵的计算方法进行了讨论。给出了滚动时域估计中先验状态的估计方法,并导出了与先验滚动估计状态相一致的误差协方差矩阵的递归公式。与其它的滚动时域估计方法相比,本文给出的方法能够提高估计的精确性,具有更好的估计性能。 展开更多

关键词 滚动时域估计 先验估计状态 协方差阵 递归算法

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传感器网络中的分布式滚动时域状态估计 被引量：2

19

作者 骆吉安 柴利 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期828-833,共6页

利用分布式滚动时域方法对无线传感器网络的状态估计问题进行研究,给出了基于量化测量值的滚动时域估计算法。在无线传感器网络的环境下处理分布式状态估计问题时,减少通信的成本是非常重要的一个环节,需要将观测值量化后再传送。以往... 利用分布式滚动时域方法对无线传感器网络的状态估计问题进行研究,给出了基于量化测量值的滚动时域估计算法。在无线传感器网络的环境下处理分布式状态估计问题时,减少通信的成本是非常重要的一个环节,需要将观测值量化后再传送。以往的滚动时域估计方法无法处理量化观测值的状态估计问题,而本文的方法考虑了最严格的观测值量化情况即传感器只发送一个比特至融合中心的状态估计问题。与其它传感器网络中的状态估计方法相比,该方法减少了每一步的计算量。仿真结果验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 无线传感器网络 分布式状态估计 滚动时域 量化

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基于滚动时域估计的带约束运动目标跟踪 被引量：2

20

作者 付东莉 柴毅 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第3期877-879,共3页

针对实际的运动目标跟踪问题中存在的各种物理约束,采用基于在线滚动优化原理的滚动时域估计方法,将跟踪滤波问题转换为带约束的有限时域优化问题,并通过引入到达代价函数,有效减少了优化问题求解所需的计算量。最后,对实际的目标跟踪... 针对实际的运动目标跟踪问题中存在的各种物理约束,采用基于在线滚动优化原理的滚动时域估计方法,将跟踪滤波问题转换为带约束的有限时域优化问题,并通过引入到达代价函数,有效减少了优化问题求解所需的计算量。最后,对实际的目标跟踪问题进行了滚动时域估计仿真研究。Monte Carlo仿真结果表明,滚动时域估计能有效提高跟踪精度,并且能在采样周期之内完成求解,满足在线估计的需要。 展开更多

关键词 滚动时域估计 目标跟踪 物理约束

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