卡尔曼滤波器在最优控制器设计中的应用

1

作者 王根平 张玉润 周春晖 《兵工自动化》 1998年第3期5-6,9,共3页

利用卡尔曼滤波器对过程系统中一些随机状态和不可测的确定性干扰进行估计，使最优控制器能在此类随机系统中得到应用，获得较好的控制质量。

关键词 最优控制器 卡尔曼滤波器 控制器 设计

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基于最优离散滤波器的边缘检测算法 被引量：2

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作者 白翔 刘文予 王郑耀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期737-740,共4页

边缘检测已经成为图像理解和计算机视觉中的一个主要领域,其检测的质量直接影响后期理解的效果。寻找一种对噪声不敏感、定位精确、能有效区分真假边缘的方法,一直是研究的重点。从理论上来说,Canny算子是连续域最优的边缘检测算子,但... 边缘检测已经成为图像理解和计算机视觉中的一个主要领域,其检测的质量直接影响后期理解的效果。寻找一种对噪声不敏感、定位精确、能有效区分真假边缘的方法,一直是研究的重点。从理论上来说,Canny算子是连续域最优的边缘检测算子,但在离散域中却并非最优,对于数字图像可能存在误差。为此,提出一套完整的离散域边缘检测算法。在最优滤波器理论基础上,推导出离散域的最优平滑算子,抑制了图像的分割错误、噪声和伪边缘的影响。实验表明,该算法能有效实现灰度图像的多尺度边缘检测,具有高的信噪比,更清楚和更符合计算机识别要求,是一个理想的边缘检测方法。 展开更多

关键词 边缘检测 CANNY算子 最优离散滤波器 平滑算子

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基于期望最大化与容积卡尔曼平滑器的机载多平台多传感器系统误差配准算法 被引量：2

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作者 程然 贺丰收 缪礼锋 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1232-1240,共9页

针对机载多平台多传感器系统误差配准过程中出现的系统误差参数未知问题,本文提出了一种基于期望最大化(EM)与容积卡尔曼平滑器(CKS)的机载多平台多传感器系统误差配准算法.该算法将传感器的量测系统误差视为系统待估计的未知参数,构建... 针对机载多平台多传感器系统误差配准过程中出现的系统误差参数未知问题,本文提出了一种基于期望最大化(EM)与容积卡尔曼平滑器(CKS)的机载多平台多传感器系统误差配准算法.该算法将传感器的量测系统误差视为系统待估计的未知参数,构建了新的传感器量测方程.引入EM算法框架,在期望步(E–step)利用容积卡尔曼滤波器(CKF)和CKS近似计算对数似然函数的数学期望,在最大化步(M–step)对该数学期望进行最大化处理,最后通过解析更新反复迭代的方式获得各传感器系统误差的参数估计.数值仿真验证了本文提出算法的有效性. 展开更多

关键词 系统误差配准 期望最大化算法 容积卡尔曼滤波器 容积卡尔曼平滑器

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基于CWPA模型的最优平滑算法性能及其应用 被引量：1

4

作者 程建华 陈岱岱 +2 位作者 赵琳 王冰玉 Rene Landry 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期-,共7页

针对线性高斯系统的平滑问题,分析了RTS固定区间平滑与双滤波器固定区间平滑两种算法,提出了一种滤波存储数据更少的RTS平滑新算法。结合平面内的运动追踪问题,基于二维CWPA模型,仿真分析了卡尔曼滤波、RTS固定区间平滑以及双滤波器平... 针对线性高斯系统的平滑问题,分析了RTS固定区间平滑与双滤波器固定区间平滑两种算法,提出了一种滤波存储数据更少的RTS平滑新算法。结合平面内的运动追踪问题,基于二维CWPA模型,仿真分析了卡尔曼滤波、RTS固定区间平滑以及双滤波器平滑算法的估计性能。仿真结果表明,两种固定区间平滑算法的估计效果等效,精度均优于卡尔曼滤波,对于实际问题中固定区间平滑算法的选用具有一定的参考价值。最后,结合双滤波器结构提出了一种基于双平滑器的舰载武器惯导传递对准精度评估方法,结果表明新方法相比于单一的平滑算法,可以获取更优的综合平滑性能,特别提升了水平姿态对准误差的平滑估计性能。 展开更多

关键词 最优平滑 卡尔曼滤波 RTS平滑器 双滤波器平滑器 CWPA模型 传递对准精度评估

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最优平滑算法在 GPS/SINS组合导航系统事后分析中的应用 被引量：4

5

作者 杨艳娟 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第1期5-7,共3页

组合导航系统通常采用Kalman滤波来实现对系统状态的估计,由于最优平滑算法的精度比Kalman滤波的精度高,并且平滑结果反映了系统在理想情况下能够达到的潜在精度,因此可以采用最优平滑算法对组合导航系统进行事后分析。本文介绍了R-T-S... 组合导航系统通常采用Kalman滤波来实现对系统状态的估计,由于最优平滑算法的精度比Kalman滤波的精度高,并且平滑结果反映了系统在理想情况下能够达到的潜在精度,因此可以采用最优平滑算法对组合导航系统进行事后分析。本文介绍了R-T-S最优平滑算法,并将其应用于某船用GPS/SINS组合导航系统的时候分析和处理中,给出了系统仿真结构图,进行了仿真。仿真结果表明,平滑算法是一种有效的事后分析方法。 展开更多

关键词 组合导航 最优平滑算法 GPS SINS 卡尔曼滤波 舰船

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基于非线性滤波和平滑相迭代的GPS定位估计算法 被引量：7

6

作者 曹意 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1108-1112,共5页

针对目前全球定位系统(GPS)单机定位精度较低的问题,提出一种新的定位估计算法.每一时刻点先用平淡卡尔曼滤波进行位置估计;然后,利用滤波结果对前一时刻点的位置估计进行平滑修正;接着,再用修正值进行滤波,得到当前时刻点更新的估计值... 针对目前全球定位系统(GPS)单机定位精度较低的问题,提出一种新的定位估计算法.每一时刻点先用平淡卡尔曼滤波进行位置估计;然后,利用滤波结果对前一时刻点的位置估计进行平滑修正;接着,再用修正值进行滤波,得到当前时刻点更新的估计值,通过若干次迭代,得到最终估计值.后向平滑算法分别采用固定区间平滑和固定滞后平滑,前者适用于非线性系统模型,后者在平滑步长增大时,其计算量较小.实验结果表明,迭代算法能够有效提高定位精度,不仅可以应用于后验数据处理中,也可以应用于GPS实时定位估计. 展开更多

关键词 全球定位系统 最优平滑 平淡卡尔曼滤波 迭代算法

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预测滤波技术在光电经纬仪中的应用仿真 被引量：19

7

作者 黄永梅 马佳光 傅承毓 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期5-9,共5页

在光电经纬仪中,电视或红外脱靶量的滞后对控制系统的稳定性和跟踪精度都有较大的影响。根据跟踪控制系统实时性和精度要求,设计了两种预测滤波器,卡尔曼滤波器和有限记忆平滑滤波器,并模拟光电经纬仪实际工作的几种情况,进行了仿真。... 在光电经纬仪中,电视或红外脱靶量的滞后对控制系统的稳定性和跟踪精度都有较大的影响。根据跟踪控制系统实时性和精度要求,设计了两种预测滤波器,卡尔曼滤波器和有限记忆平滑滤波器,并模拟光电经纬仪实际工作的几种情况,进行了仿真。仿真结果表明,预测滤波技术能有效地增加控制系统的相角稳定裕度,改善控制系统的性能。 展开更多

关键词 滤波技术 光电经纬仪 应用仿真 卡尔曼滤波器 有限记忆平滑滤波器

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R-T-S平滑算法在捷联惯性异航系统初始对准精度事后评估中的应用 被引量：11

8

作者 杨艳娟 金志华 +1 位作者 田蔚风 钱峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1744-1747,共4页

捷联惯性导航系统(SINS)通常采用Kalman滤波实现初始对准.由于R-T-S最优固定区间平滑算法的精度比Kalman滤波高,采用R-T-S最优平滑算法通过事后处理SINS对准数据来计算SINS的失准角,作为参考失准角,对SINS初始对准的精度进行事后评估.... 捷联惯性导航系统(SINS)通常采用Kalman滤波实现初始对准.由于R-T-S最优固定区间平滑算法的精度比Kalman滤波高,采用R-T-S最优平滑算法通过事后处理SINS对准数据来计算SINS的失准角,作为参考失准角,对SINS初始对准的精度进行事后评估.以船用SINS为例进行了仿真.结果表明,R-T-S最优平滑算法的精度比Kalman滤波精度高,从而说明利用R-T-S平滑算法对SINS初始对准精度进行事后评估是可行的. 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 初始对准 卡尔曼滤波 最优平滑算法

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ABS轮速信号的滤波技术研究 被引量：6

9

作者 刘国福 王跃科 +1 位作者 张玘 郑伟峰 《汽车技术》 北大核心 2004年第3期22-24,27,共4页

常用的ABS轮速信号的滤波技术是滤波增益为常数的指数平滑数据滤波技术,由于没有考虑到测量信号的方差变化特性,滤波效果不能满足ABS系统的要求。文中根据实测轮速信号的方差数据,利用二阶多项式数据拟合得到了系统的测量方差。在假定... 常用的ABS轮速信号的滤波技术是滤波增益为常数的指数平滑数据滤波技术,由于没有考虑到测量信号的方差变化特性,滤波效果不能满足ABS系统的要求。文中根据实测轮速信号的方差数据,利用二阶多项式数据拟合得到了系统的测量方差。在假定系统方程和过程方差的情况下,轮速信号的处理采用了卡尔曼滤波器的结构。实际试验结果表明,可变滤波增益的滤波器滤波精度高、滞后小,可以满足计算ABS其它控制量的要求。 展开更多

关键词 汽车工程 防抱死装置 轮速信号 数据处理 卡尔曼滤波器 指数平滑数据滤波器 噪声方差

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无刷直流电机自适应补偿最优状态反馈速度控制 被引量：24

10

作者 王雷 蒋静坪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期101-107,共7页

为了提高无刷直流电动机调速系统的动态响应速度、稳态精度和抗随机干扰的能力,给出一种具有自适应补偿能力的最优状态反馈控制策略。推导出无刷直流电动机的状态空间模型,采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出一种基于动态规划的最优状态... 为了提高无刷直流电动机调速系统的动态响应速度、稳态精度和抗随机干扰的能力,给出一种具有自适应补偿能力的最优状态反馈控制策略。推导出无刷直流电动机的状态空间模型,采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出一种基于动态规划的最优状态反馈控制策略,给出了一种自适应控制算法,用来补偿输入信号受干扰而产生的偏差。仿真和实验结果表明,提出的方法使系统具有较好的调速性能,验证了提出方法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 无刷直流电动机 卡尔曼滤波器 最优状态反馈控制 自适应补偿

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风电机组与储能装置的协调平滑控制策略 被引量：4

11

作者 夏安俊 乔颖 +2 位作者 鲁宗相 闵勇 黄良毅 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期1-6,共6页

储能和机组的联合运行可以降低风电出力的波动,然而所需的储能容量太大。为了降低储能装置的容量,提出了一种风电机组与储能装置的协调平滑控制策略。在机组的功率控制中引入了一个低于机组固有频率的低通附加控制环节,利用机组的惯性... 储能和机组的联合运行可以降低风电出力的波动,然而所需的储能容量太大。为了降低储能装置的容量,提出了一种风电机组与储能装置的协调平滑控制策略。在机组的功率控制中引入了一个低于机组固有频率的低通附加控制环节,利用机组的惯性平抑风电功率的高频分量,而风电功率的中频分量采用储能装置进行补偿控制。机组与储能装置的协调控制能够实现对风电功率的较大范围频率分量的平滑,同时可有效降低储能装置的容量。采用2MW风电系统及0.3MW/0.2MWh ESD模型对控制方法进行了仿真对比研究。仿真结果表明,所提出的控制策略对机组输出的有功功率有较好的平滑效果。 展开更多

关键词 风力发电 功率平滑 协调控制 最优转矩控制 低通滤波器

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四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制 被引量：9

12

作者 陈少斌 蒋静坪 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2186-2190,共5页

对具有量测噪声、模型噪声和输入信号干扰的四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制进行研究.建立系统的运动学与动力学方程和轨迹生成方程,导出了相应的离散状态方程式,采用卡尔曼滤波器对伴有高斯白噪声的系统状态方程进行了状态估... 对具有量测噪声、模型噪声和输入信号干扰的四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制进行研究.建立系统的运动学与动力学方程和轨迹生成方程,导出了相应的离散状态方程式,采用卡尔曼滤波器对伴有高斯白噪声的系统状态方程进行了状态估计,提出一种基于李亚普诺夫稳定性的最优状态反馈控制策略.给出了补偿输入信号干扰的自适应算法.仿真结果表明,所提出的控制算法,在四轮移动机器人轨迹跟踪中,能有效地抑制系统的模型、量测和输入信号中的随机噪声和扰动,提高系统的跟踪精度和动态响应速度,使系统具有优良的静、动态特性. 展开更多

关键词 四轮移动机器人 卡尔曼滤波器 轨迹跟踪 最优状态反馈 自适应控制

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基于捷联惯导的航空重力测量滤波算法 被引量：3

13

作者 张开东 吴美平 胡小平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第1期5-8,共4页

在航空重力测量中通常需要采用卡尔曼滤波来对比力测量误差进行估计。针对航空重力测量只需要进行事后处理的特点,提出了两种新方法来提高比力测量的精度:一是最优卡尔曼滤波平滑算法,该算法的估计值是前向/反向卡尔曼滤波器的估计值的... 在航空重力测量中通常需要采用卡尔曼滤波来对比力测量误差进行估计。针对航空重力测量只需要进行事后处理的特点,提出了两种新方法来提高比力测量的精度:一是最优卡尔曼滤波平滑算法,该算法的估计值是前向/反向卡尔曼滤波器的估计值的最优组合;二是迭代算法,由于在滤波模型中通常不对重力异常进行建模,而模型误差的存在会降低滤波精度,迭代算法的基本思想是将重力异常估计值代入新的导航解算,以此降低重力异常对滤波估计精度的影响。仿真分析表明所提出的方法能有效提高比力测量的精度,同时表明滤波估计是有偏的,因此还需要采用网格平差等方法来消除系统误差。 展开更多

关键词 航空重力测量 最优卡尔曼滤波平滑 迭代计算 比力测量

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天文定位的最优估计方法及其应用 被引量：8

14

作者 吴广华 《中国航海》 CSCD 北大核心 1997年第1期11-19,共9页

论述了天文定位的最优估计方法及其精度。六分仪观测值与依赖于ＧＭＴ和推算船位的该值的预测值之差，与来自卡尔曼滤波器增益阵的ＫΦ和Ｋλ相乘，可以得到推算船位与最优估计船位的差值ＤΦ和Ｄλ。它们与推算船位的线性组合可以实时... 论述了天文定位的最优估计方法及其精度。六分仪观测值与依赖于ＧＭＴ和推算船位的该值的预测值之差，与来自卡尔曼滤波器增益阵的ＫΦ和Ｋλ相乘，可以得到推算船位与最优估计船位的差值ＤΦ和Ｄλ。它们与推算船位的线性组合可以实时地给出最佳船位，即使只有一次观测亦是这样。最优估计方法被应用于作者研制的ＨＸ－１１１３天文导航仪和ＧＰＥＳ１型电子六分仪，海上试用的结果表明，该方法不仅定位方便，而且精度高，中午附近定位误差可达１ｎｍｉｌｅ之内。 展开更多

关键词 天文定位 最优估计 卡尔曼滤波器 精度 航海

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综合惯性导航系统最优综合的实现 被引量：1

15

作者 陈超英 刘飞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1995年第1期16-19,共4页

本文介绍了以三环半解折式液浮陀螺惯性导航系统和几何式静电陀螺监控器组成的潜艇用综合惯性导航系统的最优滤波方法及其一些关键技术。此项技术可以有效地提高惯性导航系统的导航精度，并可大幅度地延长校准和重调周期。

关键词 综合惯性导航系统 静电陀螺监控器 卡尔曼滤波器 最优综合 随机漂移 惯性技术 导航精度 常值漂移 加速度计 惯性系统

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无刷直流电动机调速系统的最优状态反馈控制

16

作者 王雷 蔡际令 +1 位作者 蒋静坪 王洋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期679-683,共5页

研究了具有量测噪声和负载干扰的无刷直流电动机实时最优速度的控制方法.建立了系统的硬件结构,并推导出系统的数学模型.采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出了一种基于动态规划的最优反馈控制策略;给出了补偿量测噪声和负载干扰的自适应算... 研究了具有量测噪声和负载干扰的无刷直流电动机实时最优速度的控制方法.建立了系统的硬件结构,并推导出系统的数学模型.采用卡尔曼滤波器的状态估计,提出了一种基于动态规划的最优反馈控制策略;给出了补偿量测噪声和负载干扰的自适应算法.仿真研究的结果表明,提出的方法使系统具有较好的动态性能,验证了提出方法的有效性与可行性. 展开更多

关键词 无刷直流电动机 最优状态反馈控制 自适应控制 卡尔曼滤波器

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卫星/惯性组合导航事后高精度融合算法研究 被引量：13

17

作者 李睿佳 李荣冰 +1 位作者 刘建业 熊智 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期75-78,共4页

高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最... 高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最优固定区间平滑滤波算法对惯性/卫星组合导航信息进行再次平滑滤波融合,可以提高组合导航数据事后处理的精度。设计了仿真验证平台,对所提出的融合算法进行了仿真验证。仿真结果表明:基于卡尔曼滤波与固定区间平滑滤波实现的惯性/卫星信息事后融合算法有效、可行,可作为试飞性能评估中确定参考基准的方法。 展开更多

关键词 惯性导航系统 全球定位系统 事后信息融合 卡尔曼滤波 固定区间最优平滑

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基于Nios的聚类向量ARMA轴温探测器——列车轴温探测系统的信号处理

18

作者 徐安明 诸昌钤 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2005年第12期218-220,共3页

阐述了在向量ARMA(Auto-RegressiveMoving Average,自回归滑动平均)模型中的聚类算法,介绍了使用A ltera DSP Builder和SOPC Builder实现聚类向量自回归滑动平均的卡尔曼最优平滑滤波器的设计方法,给出了聚类向量ARMA卡尔曼最优平滑滤... 阐述了在向量ARMA(Auto-RegressiveMoving Average,自回归滑动平均)模型中的聚类算法,介绍了使用A ltera DSP Builder和SOPC Builder实现聚类向量自回归滑动平均的卡尔曼最优平滑滤波器的设计方法,给出了聚类向量ARMA卡尔曼最优平滑滤波器的设计框图,比较了32阶FIR(Finite Impulse Response,有限冲击响应)滤波器与聚类向量ARMA卡尔曼最优平滑滤波器的滤波效果,同时还利用16阶D IT-FFT(时间抽取快速Fourier变换)展示了深埋于噪声中的信号功率点。这些功能又是靠A ltera的N ios嵌入式设计平台实现的。 展开更多

关键词 向量ARMA 聚类 FFT NIOS 卡尔曼最优平滑滤波器

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基于可观测度分析的传递对准精度评估方法 被引量：3

19

作者 程建华 陈岱岱 +1 位作者 王冰玉 王通达 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期895-900,共6页

针对传统舰载领域传递对准精度评估性能受限于舰船有限的机动能力问题,提出了通过引入天文航向信息以及减速机动的舰载武器惯导系统传递对准精度评估方法。通过精度评估系统的可观测性分析,给出了引入角运动观测量以及载体机动这两种方... 针对传统舰载领域传递对准精度评估性能受限于舰船有限的机动能力问题,提出了通过引入天文航向信息以及减速机动的舰载武器惯导系统传递对准精度评估方法。通过精度评估系统的可观测性分析,给出了引入角运动观测量以及载体机动这两种方法各自与精度评估性能之间的关系,并分别提出引入天文方位信息和舰船减速强机动的精度评估方法,利用固定点平滑算法进行仿真分析。仿真结果表明,引入天文航向信息的精度评估方法具有良好的姿态失准角评估性能,平滑误差小于10%,且所设计的减速强机动可以进一步提升方位失准角的平滑精度。 展开更多

关键词 惯导系统 传递对准 卡尔曼滤波器 固定点平滑算法 可观测性分析

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船用武器捷联姿态基准系统快速传递对准方法研究 被引量：3

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作者 何昆鹏 吴简彤 +1 位作者 胡文彬 周雪梅 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第3期1-6,共6页

研究了一种改进的快速传递对准算法在船用姿态基准系统中的应用。这种改进利用了舰船主惯导系统角速率和速度信息,与子系统的捷联姿态基准系统的相应信息相匹配,通过卡尔曼滤波器提取从系统的误差估计量。针对船用的三种武器做了各种仿... 研究了一种改进的快速传递对准算法在船用姿态基准系统中的应用。这种改进利用了舰船主惯导系统角速率和速度信息,与子系统的捷联姿态基准系统的相应信息相匹配,通过卡尔曼滤波器提取从系统的误差估计量。针对船用的三种武器做了各种仿真,结果表明在40秒时间内对三个失准角的估计都能达到较高的精度。研究还表明,在传递对准滤波器中引入固定区域平滑算法对姿态误差估计的精度将有明显的提高。 展开更多

关键词 舰船 武器捷联姿态基准系统 快速传递对准方法 固定区域平滑算法 卡尔曼滤波器 姿态误差估计

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