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基于改进卡尔曼滤波算法的振镜系统动态误差补偿方法研究
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作者 张泽林 陈光胜 《机电工程》 北大核心 2025年第10期1960-1969,共10页
围绕振镜电机系统中动态误差对控制性能的影响问题,分析了光栅编码器动态误差的来源,构建了误差数学模型,提出了基于速度动态调整观测噪声协方差的改进卡尔曼滤波算法,并将其嵌入了三环PID控制结构中,验证了改进卡尔曼滤波算法的有效性... 围绕振镜电机系统中动态误差对控制性能的影响问题,分析了光栅编码器动态误差的来源,构建了误差数学模型,提出了基于速度动态调整观测噪声协方差的改进卡尔曼滤波算法,并将其嵌入了三环PID控制结构中,验证了改进卡尔曼滤波算法的有效性。首先,从振镜电机中光栅编码器直流分量及幅值误差和轴系晃动误差两方面入手,建立了误差随转速变化规律的数学模型,揭示了动态条件下编码器信号的内在特性;然后,基于上述理论分析,设计了一种改进型卡尔曼滤波算法,实时调整了观测噪声协方差,提高了滤波效果,并动态补偿了传统滤波方法在低速环境中易出现的偏差问题,设计了三环比例-积分-微分(PID)控制器以实现振镜电机控制;最后,为验证改进卡尔曼滤波算法的有效性,搭建了振镜电机实验平台,对系统在阶跃信号和正弦波信号输入下的响应进行了详细测试,重点考察了均方误差、峰峰误差及误差极值等指标。研究结果表明:在各项性能指标上,改进卡尔曼滤波算法均显著优于直接差分估计及常规卡尔曼滤波方法,其中在10 mrad/ms的速度条件下,均方误差比传统卡尔曼滤波降低了29%,比直接差分方法降低了96.7%。改进卡尔曼滤波算法提高了振镜系统的精度和稳定性。 展开更多
关键词 光学仪器 振镜电机控制 速度动态调整观测噪声协方差 光栅编码器 动态误差分析 改进卡尔曼滤波器 比例-积分-微分
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基于改进李群卡尔曼滤波的惯性/里程计组合导航方法 被引量:3
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作者 崔加瑞 张礼廉 +2 位作者 王茂松 吴文启 杜学禹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2179-2186,共8页
基于李群非线性误差状态的扩展卡尔曼滤波方法(LG-EKF-i),在卫星拒止场景应用中,如高精度惯性/里程计组合导航,由于计算过程中需要将相对地心的位置矢量和速度矢量与姿态误差耦合,导致在舍弃高阶项时容易产生数值计算误差累积的问题,致... 基于李群非线性误差状态的扩展卡尔曼滤波方法(LG-EKF-i),在卫星拒止场景应用中,如高精度惯性/里程计组合导航,由于计算过程中需要将相对地心的位置矢量和速度矢量与姿态误差耦合,导致在舍弃高阶项时容易产生数值计算误差累积的问题,致使导航精度下降.本文提出一种改进的李群卡尔曼滤波器,将参考系从惯性系改为世界坐标系,将投影系从地球系改为世界坐标系,有效减小了李群卡尔曼滤波器在一阶近似过程中产生的数值计算误差累积.本文使用考虑了里程计和惯导之间安装偏差角、杆臂误差和里程计标度因数误差的21维卡尔曼滤波器,对算法进行了验证.在小初始对准误差角实验中,4组长航时高精度惯性/里程计组合导航结果表明,本文提出的改进李群卡尔曼滤波方法(LG-EKF-w)相较于传统扩展卡尔曼滤波方法(EKF)、状态变换卡尔曼滤波方法(ST-EKF)以及改进前的李群卡尔曼滤波方法(LG-EKF-i)具有更高的数值计算精度.大初始对准误差角条件下的开环轨迹实验进一步验证了LG-EKF-w算法的有效性. 展开更多
关键词 卫星拒止环境 惯性/里程计组合导航 改进李群卡尔曼滤波器
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一种基于改进型KALMAN滤波器的目标定位算法 被引量:1
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作者 王银坤 肖明清 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 2002年第5期17-20,共4页
在以常规卡尔曼滤波器为基础的各种跟踪算法中 ,要求精确的模型和噪声统计 ,但在实际系统中 ,大多数情况不能满足上述要求。给出了考虑初始条件不精确性的改进型Kalman滤波器表达式 ,并在引入速度量测信息的基础上 ,运用该滤波方法进行... 在以常规卡尔曼滤波器为基础的各种跟踪算法中 ,要求精确的模型和噪声统计 ,但在实际系统中 ,大多数情况不能满足上述要求。给出了考虑初始条件不精确性的改进型Kalman滤波器表达式 ,并在引入速度量测信息的基础上 ,运用该滤波方法进行空间目标二维定位。MonteCarlo仿真表明该方法降低了对模型精度的要求 ,在工程上是可行的。 展开更多
关键词 改进型KALMAN滤波器 目标定位算法 改进卡尔曼滤波器 二维定位 精度分析 电子对抗 电磁干扰 目标跟踪
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基于改进型ASRCKF算法的锂离子电池荷电状态估计 被引量:8
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作者 步传宇 姜昆 +1 位作者 任军 王凯 《广东电力》 2020年第10期16-25,共10页
针对锂电池荷电状态(state of charge,SOC)估计中由先验噪声统计特性未知导致的估计精度不高和鲁棒性差的问题,以二阶Thevenin等效电池模型为研究对象,提出一种改进型自适应平方根容积卡尔曼滤波器(adaptive square-root cubature Kalma... 针对锂电池荷电状态(state of charge,SOC)估计中由先验噪声统计特性未知导致的估计精度不高和鲁棒性差的问题,以二阶Thevenin等效电池模型为研究对象,提出一种改进型自适应平方根容积卡尔曼滤波器(adaptive square-root cubature Kalman fliter,ASRCKF)。改进型ASRCKF算法使用有偏噪声估值器对系统噪声和观测噪声协方差进行自适应更新,保证了协方差矩阵的非负定性。仿真结果表明,改进型ASRCKF算法能够准确地估算出锂电池SOC值,预测误差保持在1.4%以内,具有良好的鲁棒性和收敛性。 展开更多
关键词 锂电池 荷电状态 噪声自适应 有偏噪声估值器 改进型自适应平方根容积卡尔曼滤波器
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一种快速精确的捷联惯性导航系统静基座自主对准新方法研究 被引量:4
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作者 周姜滨 袁建平 +1 位作者 岳晓奎 罗建军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期133-137,149,共6页
通过对捷联惯性导航系统(SINS)静基座初始对准物理特性的深入分析,针对传统静基座初始对准方法对方位角和陀螺漂移可观测度低的不足,提出了一种基于惯性测量单元(IMU)信息的SINS静基座自主对准方法,该方法不需要进行SINS力学编排,而是... 通过对捷联惯性导航系统(SINS)静基座初始对准物理特性的深入分析,针对传统静基座初始对准方法对方位角和陀螺漂移可观测度低的不足,提出了一种基于惯性测量单元(IMU)信息的SINS静基座自主对准方法,该方法不需要进行SINS力学编排,而是充分利用IMU输出的角速度和比力信息。文中给出了静基座粗对准算法,推导了静基座精对准的动力学模型,并对该模型进行了可观测性分析,最后采用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器进行SINS静基座初始对准仿真计算。数字仿真结果表明:该方法具有对准精度高、对准时间短、自主性强、计算量小、易于工程实现等特点。 展开更多
关键词 惯性测量单元 静基座自主对准 可观测性 改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器
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