基于插值H_∞扩展卡尔曼滤波的发电机动态状态估计 被引量：18

1

作者 艾蔓桐 孙永辉 +2 位作者 王义 卫志农 孙国强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期5846-5853,共8页

动态状态估计对于电力系统的监测和稳定性分析具有重要意义。相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）具备高采样率和同步数据,在动态状态估计中得到了广泛的应用。然而,由于PMU量测数据存在随机噪声,无法直接作为调度和控制的参... 动态状态估计对于电力系统的监测和稳定性分析具有重要意义。相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）具备高采样率和同步数据,在动态状态估计中得到了广泛的应用。然而,由于PMU量测数据存在随机噪声,无法直接作为调度和控制的参考数据。基于此,该文提出一种基于插值H∞扩展卡尔曼滤波（interpolation H∞extended Kalman filter, IHEKF）的发电机动态状态估计方法。该方法在扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter,EKF）的基础上,利用自适应插值技术提高估计精度,并进一步采用H∞理论提高对噪声的鲁棒性。算例结果表明,IHEKF无论是在估计精度上还是在对噪声的鲁棒性能上较EKF均有所提高。 展开更多

关键词 动态状态估计 发电机 插值h∞扩展卡尔曼滤波 非线性 鲁棒性

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基于自适应插值强跟踪扩展卡尔曼滤波的电力系统动态状态估计研究 被引量：21

2

作者 巫春玲 郑克军 +3 位作者 徐先峰 张震 付俊成 胡雯博 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期2078-2088,共11页

针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在电力系统状态估计时存在鲁棒性差,精度被非线性系统的非线性程度制约大等缺点,提出一种自适应插值强跟踪扩展卡尔曼滤波(adaptive interpolation strong tracking extended Kalman... 针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在电力系统状态估计时存在鲁棒性差,精度被非线性系统的非线性程度制约大等缺点,提出一种自适应插值强跟踪扩展卡尔曼滤波(adaptive interpolation strong tracking extended Kalman filter,AISTEKF)算法,用于电力系统的动态状态估计。新算法利用自适应插值在两个连续采样点之间增加伪量测值,减小了EKF的线性化误差,有效提高了算法估计的精度;此外,该方法在EKF算法基础上引入强跟踪理论,增强了算法估计的鲁棒性。为验证所提出方法的有效性,分别运用EKF算法、自适应插值扩展卡尔曼滤波(adaptive interpolation extended Kalman filter,AIEKF)算法和AISTEKF算法对IEEE-5节点系统和IEEE-30节点系统进行动态状态估计。实验结果表明,与EKF和AIEKF算法相比,无论在高斯噪声环境下还是3种有偏噪声环境下,AISTEKF算法的电压幅值估计精度和电压相角估计精度都有显著性提高。所提出的新算法是一种鲁棒性好且估计精度高的电力系统状态估计方法。 展开更多

关键词 电力系统 动态状态估计 自适应插值强跟踪扩展卡尔曼滤波 电压幅值 电压相角

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基于Stirling插值滤波和扩展卡尔曼滤波的方位估计(英文) 被引量：1

3

作者 伍雪冬 蒋新华 +1 位作者 宋执环 谭文 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第19期4464-4468,共5页

插值间距的适当选择可以从某种程度上确保剩余项更接近于全Taylor级数的高阶项,因此,对大多非线性比较强的状态估计问题来说,基于Stirling插值原理的SIF要比EKF具有更大的优越性。估计方位时我们用仿真实验分别对SIF和EKF的特性进行了比... 插值间距的适当选择可以从某种程度上确保剩余项更接近于全Taylor级数的高阶项,因此,对大多非线性比较强的状态估计问题来说,基于Stirling插值原理的SIF要比EKF具有更大的优越性。估计方位时我们用仿真实验分别对SIF和EKF的特性进行了比较,用四元数而不用欧拉角来表示旋转量以消除方位估计的奇异性问题,状态向量包括四元数方位和旋转速度,以四元数作为测量输入,因此测量方程是线性,仿真实验结果表明:由于动态系统的准线性本质,估计四元数方位时EKF特性要比SIF好。 展开更多

关键词 方位估计 斯梯林插值滤波 扩展卡尔曼滤波 四元数

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基于简化差分插值滤波的编队卫星相对导航 被引量：2

4

作者 李伟 刘美红 段登平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期229-233,共5页

将一种基于Stirling内插公式的非线性差分插值滤波(Divided Difference Filter-DDF)算法的简化形式(Simplified Divided Difference Filter-SDDF)应用到编队卫星相对导航中.该算法通过对非线性系统方程进行多项式展开并取有限差分插值... 将一种基于Stirling内插公式的非线性差分插值滤波(Divided Difference Filter-DDF)算法的简化形式(Simplified Divided Difference Filter-SDDF)应用到编队卫星相对导航中.该算法通过对非线性系统方程进行多项式展开并取有限差分插值项进行近似.数值仿真结果表明:该算法相对于EKF(Extended Kalman Filter)算法有明显的优势,有较高的滤波精度、更快的收敛速度和较好的稳定性,其中相对位置估计相比EKF提高79%、相对速度提高52%,对编队卫星相对导航具有一定应用价值. 展开更多

关键词 编队卫星 相对导航 差分插值滤波 扩展卡尔曼滤波

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基于插值非线性滤波的SINS静基座初始对准 被引量：3

5

作者 马建军 郑志强 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2783-2785,2789,共4页

讨论了捷联惯性导航系统(SINS)静基座初始对准的非线性和线性误差模型,提出一种基于插值非线性滤波的SINS静基座初始对准方法。分析了插值非线性滤波原理,给出了系统加性噪声情况下的二阶插值非线性滤波递推算法。进行了静基座状态下基... 讨论了捷联惯性导航系统(SINS)静基座初始对准的非线性和线性误差模型,提出一种基于插值非线性滤波的SINS静基座初始对准方法。分析了插值非线性滤波原理,给出了系统加性噪声情况下的二阶插值非线性滤波递推算法。进行了静基座状态下基于KF、EKF和插值非线性滤波的初始对准仿真。仿真结果表明,在大方位失准角的情况下,基于插值非线性滤波的对准方法具有更高的估计精度,且无需计算Jacobian矩阵,相对于EKF计算量更小,实现更为简单。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 初始对准 插值非线性滤波 扩展卡尔曼滤波

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基于AEKF滤波与H_(∞)滤波的锂离子电池SOC联合估计 被引量：2

6

作者 王雨妍 李翔晟 +2 位作者 陈志峰 欧阳立芳 蒋宇阳 《电源技术》 CAS 北大核心 2022年第5期536-540,共5页

锂电池荷电状态(SOC)的准确估计对提高电池的动态性能和能量利用率至关重要。针对现有卡尔曼滤波SOC估计方法存在估计精度低、鲁棒性差等问题,采用锂离子电池的二阶电阻-电容等效电路模型,通过HPPC循环脉冲实验和动态应力测试工况放电实... 锂电池荷电状态(SOC)的准确估计对提高电池的动态性能和能量利用率至关重要。针对现有卡尔曼滤波SOC估计方法存在估计精度低、鲁棒性差等问题,采用锂离子电池的二阶电阻-电容等效电路模型,通过HPPC循环脉冲实验和动态应力测试工况放电实验,结合带可变遗忘因子的递推最小二乘法(VFFRLS)及开窗理论,对等效电路模型参数进行在线辨识,提出利用自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法和H_(∞)滤波算法联合估计SOC的方法。结果表明:与AEKF算法相比,在DST工况下该算法可以使电池荷电状态估计的最大绝对误差减小3.9029%,平均绝对误差减小0.9622%,均方根误差减小0.5515%。与H_(∞)滤波算法相比,在DST工况下该算法可以使电池荷电状态估计最大绝对误差减小1.309%,平均绝对误差减小2.8934%,均方根误差减小2.6136%。 展开更多

关键词 锂离子电池 荷电状态 参数在线辨识 h无穷滤波 自适应扩展卡尔曼滤波

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插值改进EKF算法在组合导航中的应用 被引量：25

7

作者 刘国海 施维 李康吉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1897-1901,共5页

为了提高GPS/DR组合导航定位的精度和稳定性,提出一种基于插值公式的EKF(扩展卡尔曼滤波)改进算法。插值滤波算法继承了EKF实时递推结构,利用基于Stirling插值公式的差分方法代替EKF中非线性函数导数的计算。将插值公式展开的一阶项和... 为了提高GPS/DR组合导航定位的精度和稳定性,提出一种基于插值公式的EKF(扩展卡尔曼滤波)改进算法。插值滤波算法继承了EKF实时递推结构,利用基于Stirling插值公式的差分方法代替EKF中非线性函数导数的计算。将插值公式展开的一阶项和二阶项作为函数近似分别得到DD1、DD2(一阶、二阶差分)滤波算法。插值滤波不必计算函数稚可比矩阵,大大降低了计算的复杂度,并改善了EKF算法中泰勒展开线性化造成的较大误差。根据GPS/DR组合系统的状态和观测方程,采用EKF、DD1和DD2滤波算法分别估计目标的状态信息。对比分析表明,插值滤波的精度和稳定性好于EKF算法,应用范围更为广泛。 展开更多

关键词 组合导航 插值滤波 差分算法 扩展卡尔曼滤波 GPS 航位推算

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基于高维插值的末修弹落点预报方法研究 被引量：4

8

作者 黄鑫 赵捍东 李志鹏 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期135-138,共4页

为快速精确的预报弹丸落点,提出了基于高维插值的末修弹落点预报方法。在介绍高维插值法的基础上,以末段弹道参数为离散点,对其高维插值,得到落点预报显示方程,并利用显示方程进行落点预报仿真测试。仿真结果表明,该方法预报落点的精度... 为快速精确的预报弹丸落点,提出了基于高维插值的末修弹落点预报方法。在介绍高维插值法的基础上,以末段弹道参数为离散点,对其高维插值,得到落点预报显示方程,并利用显示方程进行落点预报仿真测试。仿真结果表明,该方法预报落点的精度较高,且平均预报时间为3.508 ms,比数值积分法少709.393 3ms。因此,采用高维插值法预报落点是有效可行的,可为实际应用提供参考。 展开更多

关键词 落点预报 高维插值法 数值积分法 扩展卡尔曼滤波

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单目视觉中基于IEKF,DD1及DD2滤波器的位姿和运动估计(英文) 被引量：2

9

作者 伍雪冬 王耀南 李灿飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期35-42,共8页

用单摄像机所获取的二维(2D)图像来估计两坐标之间的相对位姿和运动在实际应用中是可取的,其难点是从物体的三维(3D)特征投影到2D图像特征的过程是一个非线性变换,把基于单目视觉的位姿和运动估计系统定义为一个非线性随机模型,分别以... 用单摄像机所获取的二维(2D)图像来估计两坐标之间的相对位姿和运动在实际应用中是可取的,其难点是从物体的三维(3D)特征投影到2D图像特征的过程是一个非线性变换,把基于单目视觉的位姿和运动估计系统定义为一个非线性随机模型,分别以迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)、一阶斯梯林插值滤波器(DD1)和二阶斯梯林插值滤波器(DD2)作非线性状态估计器来估计位姿和运动.为了验证每种估计器的相对优点,用文中所提方法对每种估计器都作了仿真实验,实验结果表明DD1和DD2滤波器的特性要比IEKF好. 展开更多

关键词 线特征 八元数 单目视觉 迭代扩展卡尔曼滤波器(衄烀) 一阶斯梯林插值滤波器(DD1) 二阶斯梯林插值滤波器(DD2) 位姿估计 运动估计

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锂离子电池建模及其荷电状态鲁棒估计 被引量：66

10

作者 陈息坤 孙冬 陈小虎 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期141-147,共7页

锂离子电池动态建模和荷电状态估计是锂电池管理系统的关键技术。针对锂电池工作状态受外部环境因素和负载变化的影响,以二阶RC等效电路模型为基础,采用变遗忘因子最小二乘法辨识模型参数。针对锂电池系统存在不确定性噪声问题,提出基... 锂离子电池动态建模和荷电状态估计是锂电池管理系统的关键技术。针对锂电池工作状态受外部环境因素和负载变化的影响,以二阶RC等效电路模型为基础,采用变遗忘因子最小二乘法辨识模型参数。针对锂电池系统存在不确定性噪声问题,提出基于离散H∞滤波的SOC鲁棒估计方法,并与常用的扩展卡尔曼滤波法进行对比实验研究。实验结果表明,变遗忘因子最小二乘法可提高二阶RC模型的性能,鲁棒估计法可将锂电池SOC的估计误差控制在3%左右,具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 锂离子电池 荷电状态 离散h∞ 滤波器 扩展卡尔曼滤波器

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计及模型不确定性的发电机动态状态估计方法 被引量：9

11

作者 王义 孙永辉 +2 位作者 钟永洁 卫志农 孙国强 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期77-83,共7页

模型不确定性会影响状态估计的精度,甚至造成严重的后果。针对该问题,提出一种计及模型不确定性的发电机动态状态估计新方法。首先,基于发电机的动态方程建立发电机动态状态估计模型,进而提出基于自适应H_∞扩展卡尔曼滤波(AHEKF)的动... 模型不确定性会影响状态估计的精度,甚至造成严重的后果。针对该问题,提出一种计及模型不确定性的发电机动态状态估计新方法。首先,基于发电机的动态方程建立发电机动态状态估计模型,进而提出基于自适应H_∞扩展卡尔曼滤波(AHEKF)的动态状态估计方法,该方法依据H_∞滤波理论建立模型不确定性约束准则,采用自适应技术对预测误差协方差矩阵和系统噪声协方差矩阵进行动态在线调整,从而使其具有较高的估计精度和鲁棒性。最后,通过WSCC 3机9节点系统和某实际大区域电网系统的算例测试,将所提方法与H_∞扩展卡尔曼滤波(HEKF)算法及扩展卡尔曼滤波(EKF)算法性能进行对比。算例结果表明,AHEKF算法在估计精度及鲁棒性方面均优于HEKF和EKF算法。 展开更多

关键词 模型不确定性 动态估计 自适应h∞扩展卡尔曼滤波 鲁棒性

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LOS/NLOS环境中融合TOA与RSSI的IMM目标跟踪 被引量：2

12

作者 周彦 欧阳宁烽 +1 位作者 盛权 胡岚 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第22期55-58,62,共5页

针对视距(Line-of-sight,LOS)和非视距(None-line-of-sight,NLOS)混合环境中的运动目标跟踪问题,提出一种基于TOA(到达时间)与RSS(I接收信号强度)测量融合的交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)鲁棒跟踪算法。目标与基站之间... 针对视距(Line-of-sight,LOS)和非视距(None-line-of-sight,NLOS)混合环境中的运动目标跟踪问题,提出一种基于TOA(到达时间)与RSS(I接收信号强度)测量融合的交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)鲁棒跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输分别用扩展卡尔曼滤波(EKF)和扩展H$滤波(EHF)进行匹配,并采用马尔可夫过程对模型间的转换进行描述。Monte Carlo仿真结果表明,与单纯TOA测量跟踪相比,该算法具有较高的定位精度和较好的跟踪稳定性,且计算复杂度相当,具有较好的可实现性。 展开更多

关键词 目标跟踪 扩展h∞滤波 扩展卡尔曼滤波 交互式多模型 LOS NLOS混合环境 TOA—RSSI

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动态系统运动状态最优化估计研究 被引量：3

13

作者 李艳芳 张佐理 郑可飙 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第2期453-454,464,共3页

动态系统运动状态最优化估计是运动分析领域的一个重要研究内容。以卡尔曼滤波器为研究基点,进一步研究分析了动态系统运动状态最优化估计方法。工作主要从两个方面展开。首先建立动态系统运动状态相适应的数学模型,通过数学推导分析研... 动态系统运动状态最优化估计是运动分析领域的一个重要研究内容。以卡尔曼滤波器为研究基点,进一步研究分析了动态系统运动状态最优化估计方法。工作主要从两个方面展开。首先建立动态系统运动状态相适应的数学模型,通过数学推导分析研究了卡尔曼滤波器、H∞滤波器和扩展卡尔曼滤波器的设计原理和应用范围。然后就车辆导航系统和永磁同步电机系统作了仿真实验。仿真结果表明了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 卡尔曼滤波器 h∞滤波器 扩展卡尔曼滤波器 车辆导航 永磁同步电机

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LOS/NLOS混合环境中基于交互式多模型的鲁棒目标跟踪 被引量：2

14

作者 欧阳宁烽 周彦 徐建闽 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第11期3465-3468,共4页

针对视距(line-of-sight,LOS)和非视距(none-line-of-sight,NLOS)混合环境的定位跟踪问题,提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的交互式多模型(IMM)定位跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输信道分别用EKF和EHF匹配... 针对视距(line-of-sight,LOS)和非视距(none-line-of-sight,NLOS)混合环境的定位跟踪问题,提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的交互式多模型(IMM)定位跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输信道分别用EKF和EHF匹配,模型间的转换用马尔可夫过程进行描述。Monte Carlo仿真结果表明,该算法具有较高的定位精度、较好的跟踪稳定性,且计算时间与基于EKF的IMM算法相当,具有较好的可实现性。 展开更多

关键词 目标跟踪 扩展h∞滤波 扩展卡尔曼滤波 交互式多模型 LOS NLOS混合环境

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飞机结冰在线辨识方法研究 被引量：1

15

作者 丁娣 车竞 +1 位作者 汪清 钱炜祺 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期704-708,737,共6页

开展飞机结冰气动特性在线辨识研究,不仅可以用于分析结冰对飞机气动特性的影响,而且对于飞机结冰在线识别具有重要的意义。近年来卡尔曼滤波和H_∞算法在飞机结冰在线辨识中应用较多,二者均具有可靠性高、收敛快等特点,但对于噪声环境... 开展飞机结冰气动特性在线辨识研究,不仅可以用于分析结冰对飞机气动特性的影响,而且对于飞机结冰在线识别具有重要的意义。近年来卡尔曼滤波和H_∞算法在飞机结冰在线辨识中应用较多,二者均具有可靠性高、收敛快等特点,但对于噪声环境下算法的可靠性和精度评估还不够充分。本文针对飞机结冰在线辨识需求,探讨了扩展卡尔曼滤波和H_∞算法作为结冰在线辨识算法的应用。首先通过NASA双水獭结冰研究飞机算例,利用扩展卡尔曼滤波和H_∞算法,辨识双水獭飞机结冰后的俯仰方向导数,通过考虑阵风扰动和测量噪声后的仿真数据快速估计该飞机俯仰方向上的三个稳定和控制导数,并将辨识结果与参考值对比,发现两种算法均能在2s之内快速收敛到参考值附近,且滤波得到的状态量与仿真数据吻合较好,说明算法可靠性高且收敛快,具备飞机结冰在线探测的能力。在此基础上利用不同测量噪声统计特性的仿真数据,评估测量噪声对两种算法辨识精度的影响,经分析发现随着测量噪声标准差取值增大,扩展卡尔曼滤波辨识结果精度明显降低,而H_∞算法的辨识精度变化较小,说明扩展卡尔曼滤波辨识精度依赖于噪声先验信息的准确性,而H_∞算法不依赖于噪声先验信息,即使数据质量较差,H_∞算法也能得到精度相当的辨识结果。 展开更多

关键词 飞机结冰在线辨识 扩展卡尔曼滤波 h∞算法 稳定和控制导数 辨识精度 测量噪声 噪声统计特性

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数控机床可控励磁直线同步电动机无速度传感器控制研究 被引量：6

16

作者 蓝益鹏 任朝斌 《机床与液压》 北大核心 2020年第15期93-96,102,共5页

为实现数控机床可控励磁直线磁悬浮同步电动机(CELSM)进给系统的无速度传感器控制,需要准确获取电机速度和磁极位置的信息。提出一种利用电机电枢绕组电压和电流来估计CELSM速度和位置的方法,即基于H∞的扩展卡尔曼滤波算法。选择αβ... 为实现数控机床可控励磁直线磁悬浮同步电动机(CELSM)进给系统的无速度传感器控制,需要准确获取电机速度和磁极位置的信息。提出一种利用电机电枢绕组电压和电流来估计CELSM速度和位置的方法,即基于H∞的扩展卡尔曼滤波算法。选择αβ坐标系下的电流iα、iβ、动子速度v和动子电角度θe作为状态变量,建立HEKF观测器的状态方程,并进行离散化。在扩展卡尔曼滤波基础上引入H∞滤波,设计一个滤波上界函数来限制估计误差的上界并最小化该上界,有效地提高了观测器对噪声的鲁棒性。仿真表明:在动态阶段,HEKF算法比EKF算法对速度和位置的估计更接近于实际值;当速度突变时,HEKF算法比EKF算法的鲁棒性更强。 展开更多

关键词 数控机床 可控励磁 直线同步电动机 h∞ 扩展卡尔曼滤波

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