未知外部输入传感器网络异步触发分布式滚动时域估计

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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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基于滚动时域估计的高超声速飞行器轨迹跟踪 被引量：1

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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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车速和路面附着系数的滚动时域估计 被引量：11

3

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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基于极大似然准则与滚动时域估计的自适应UKF算法 被引量：7

4

作者 高兵兵 高社生 +1 位作者 胡高歌 阎海峰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期1629-1637,共9页

针对无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)在系统噪声统计特性未知或不准确的情况下滤波精度降低甚至发散的问题,提出一种基于极大似然准则与滚动时域估计的自适应UKF算法。首先根据极大似然准则构造关于系统噪声统计的估计模型... 针对无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)在系统噪声统计特性未知或不准确的情况下滤波精度降低甚至发散的问题,提出一种基于极大似然准则与滚动时域估计的自适应UKF算法。首先根据极大似然准则构造关于系统噪声统计的估计模型;然后引入滚动时域策略对所提模型进行优化;最后采用序列二次规划方法求取噪声统计的估计值,得到带有噪声统计估计器的自适应UKF。提出的算法可以实现系统噪声统计的在线估计,克服了标准UKF的缺陷。通过惯性导航/全球定位系统(inertial navigation system/global positioning system,INS/GPS)组合导航系统中的应用实例,验证了提出算法的有效性。 展开更多

关键词 自适应无迹卡尔曼滤波 噪声统计估计 极大似然准则 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

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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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带有UKF滚动时域估计的动力定位控制器 被引量：6

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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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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

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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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弹性高速飞行器的状态/参数滚动时域估计 被引量：1

8

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

9

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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基于滚动时域估计的非线性目标跟踪 被引量：1

10

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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基于滚动时域估计的带约束运动目标跟踪 被引量：2

11

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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具有未知干扰输入系统的滚动时域估计 被引量：1

12

作者 赵海艳 陈虹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期178-182,共5页

针对具有不确定干扰输入信息系统,讨论了一种滚动时域估计(moving horizon estimation,MHE)方法。在系统含有未知干扰输入的基础上,利用最小方差无偏特性,得到了不受不确定输入影响的估计器。再融合预测控制的滚动优化原理,把系统的硬... 针对具有不确定干扰输入信息系统,讨论了一种滚动时域估计(moving horizon estimation,MHE)方法。在系统含有未知干扰输入的基础上,利用最小方差无偏特性,得到了不受不确定输入影响的估计器。再融合预测控制的滚动优化原理,把系统的硬约束直接表述在优化问题中,并在每个采样时刻通过极小化优化问题的性能指标,估计出系统的初始状态和作用在系统上的扰动。仿真时与递推滤波方法比较,结果表明,MHE能处理系统约束,具有比递推滤波方法更好的估计性能。 展开更多

关键词 最小方差 滚动时域估计 不确定干扰输入 到达代价函数

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硅微陀螺阵列的滚动时域估计滤波算法研究 被引量：1

13

作者 曾丽君 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第1期98-101,共4页

硅微陀螺在中低精度的惯性稳定平台中具有广泛应用。通过多个硅微陀螺组成阵列,采用数据融合技术可提高硅微陀螺的输出精度。在卡尔曼滤波算法基础上,研究了一种考虑前若干个时刻量测输出值的滚动时域估计(MHE)算法,获得陀螺阵列输出的... 硅微陀螺在中低精度的惯性稳定平台中具有广泛应用。通过多个硅微陀螺组成阵列,采用数据融合技术可提高硅微陀螺的输出精度。在卡尔曼滤波算法基础上,研究了一种考虑前若干个时刻量测输出值的滚动时域估计(MHE)算法,获得陀螺阵列输出的最优估计。采用2×2的ADIS16080组成陀螺阵列,基于TMS320F28335嵌入式计算平台开展试验研究。试验结果表明,单陀螺输出经卡尔曼滤波后,输出噪声方差的均值为4.179 4 s^(-2)。采用陀螺阵列信息融合后,方差降至4.071 7 s^(-2)。进一步采用预测长度为3的MHE算法可将输出噪声方差减少至2.127 3 s^(-2)。 展开更多

关键词 陀螺阵列 漂移 滚动时域估计 卡尔曼滤波

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农业植保无人机变结构线性滚动时域估计器研究

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作者 楚红雨 倪俊超 +2 位作者 常志远 邵延华 张晓强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期116-123,共8页

植保无人机的惯导数据输出频率最高可达8 k Hz,而常用GPS输出频率最高只有10 Hz,会导致位置估计器的数据源之间存在延时问题。为此设计了一种处理延时测量值的变结构线性滚动时域估计器(Variable structure linear-Moving horizon estim... 植保无人机的惯导数据输出频率最高可达8 k Hz,而常用GPS输出频率最高只有10 Hz,会导致位置估计器的数据源之间存在延时问题。为此设计了一种处理延时测量值的变结构线性滚动时域估计器(Variable structure linear-Moving horizon estimator,VSL-MHE)。首先将多传感器测量数据进行序列化;然后通过线性索引来确定排列项中无数据的坐标,根据该坐标对代价函数中权重矩阵进行更新,从而改变估计器结构;最后通过VSL-MHE估计植保无人机位置。在室内测试中,通过Opti Track向植保无人机发送模拟GPS信号,输出频率范围为2~20 Hz。将VSL-MHE估计的位置、MHE估计的位置和循环迭代扩展卡尔曼滤波器(Circular iterated extended Kalman filter,CIEKF)估计的位置分别与Opti Track获取的精确位置做对比,结果表明,VSL-MHE的位置最大偏差小于CIEKF和MHE的位置最大偏差。在室外40 m×30 m范围的飞行测试中,VSL-MHE的航线位置最大偏差小于CIEKF和MHE的位置最大偏差,验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 植保无人机 多传感器 滚动时域估计器 位置估计器

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基于多模型滚动时域估计的卫星故障诊断

15

作者 赵石磊 吴丽娜 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期647-652,共6页

研究了卫星姿态控制系统故障诊断问题,将滚动时域估计与交互式多模型(IMM)方法相结合,利用滚动时域估计方法对系统状态进行估计,系统转换慨率也相应地利用了一个时间段的估计误差作为依据.而不是只考虑一个时刻的估计误差,因此有效减少... 研究了卫星姿态控制系统故障诊断问题,将滚动时域估计与交互式多模型(IMM)方法相结合,利用滚动时域估计方法对系统状态进行估计,系统转换慨率也相应地利用了一个时间段的估计误差作为依据.而不是只考虑一个时刻的估计误差,因此有效减少了大噪声以及个别错误测量对诊断结果的影响.最后的仿真结果证明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 卫星故障诊断 滚动时域估计 IMM 姿态控制系统

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基于滚动时域估计方法的智能小车循迹控制

16

作者 薛鹏 任鹏飞 《机电工程》 CAS 2013年第1期121-124,共4页

针对智能车路径跟踪的准确性与快速性要求,提出了基于滚动时域估计(MHE)方法的优化控制策略。首先从俯视的角度,建立了智能车的平面动态数学模型;为了拓宽智能车的视野,提高其路径识别的准确性,通过利用车载CCD摄像设备获取目标道路信息... 针对智能车路径跟踪的准确性与快速性要求,提出了基于滚动时域估计(MHE)方法的优化控制策略。首先从俯视的角度,建立了智能车的平面动态数学模型;为了拓宽智能车的视野,提高其路径识别的准确性,通过利用车载CCD摄像设备获取目标道路信息,并以此为基础提出了滚动时域循迹控制策略;基于滚动时域估计方法,将对小车控制量的估计问题转化为固定时长的优化问题,避免了计算量随时间不断增大,使得在线处理系统约束问题成为可能;试验中,通过获取的目标道路信息同时计算横纵坐标,并控制小车跟踪前方25 cm处开始的一段弧形轨迹。试验及研究结果表明,该设计方案是合理并可行的,为进一步提高智能车循迹控制性能奠定了基础。 展开更多

关键词 智能车 路径跟踪 控制策略 滚动时域估计

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智能车辆转向姿态鲁棒滚动时域估计

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作者 何德峰 俞芳慧 徐晨辉 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期9-17,25,共10页

考虑具有不确定噪声的智能车辆转向系统,提出一种转向姿态鲁棒滚动时域估计算法。首先,结合滚动时域估计原理和博弈论相关知识,设计了具有处理约束与不确定噪声能力的鲁棒估计器;其次,应用块概念设计鲁棒滚动时域估计算法的扰动块结构,... 考虑具有不确定噪声的智能车辆转向系统,提出一种转向姿态鲁棒滚动时域估计算法。首先,结合滚动时域估计原理和博弈论相关知识,设计了具有处理约束与不确定噪声能力的鲁棒估计器;其次,应用块概念设计鲁棒滚动时域估计算法的扰动块结构,压缩滚动时域估计问题中扰动的优化变量个数,从而减少估计器的在线计算量,并应用李雅普诺夫稳定性定理证明了估计误差系统的渐近稳定性;最后,以四阶智能车辆转向系统为对象,仿真验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 车辆转向系统 约束 不确定噪声 鲁棒滚动时域估计

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滚动时域估计在连续搅拌釜式反应器中的应用研究 被引量：4

18

作者 王志飞 曾静 《计算机应用与软件》 北大核心 2021年第9期67-71,85,共6页

针对连续搅拌釜式反应器的多变量、非线性、带约束等特点,设计一种基于滚动优化原理的滚动时域估计方法。对比扩展卡尔曼滤波和滚动时域估计两种方法,在滚动时域估计中采用扩展卡尔曼滤波近似代替到达代价函数,并通过改变滚动时域窗口... 针对连续搅拌釜式反应器的多变量、非线性、带约束等特点,设计一种基于滚动优化原理的滚动时域估计方法。对比扩展卡尔曼滤波和滚动时域估计两种方法,在滚动时域估计中采用扩展卡尔曼滤波近似代替到达代价函数,并通过改变滚动时域窗口的大小有效地减小估计过程中的误差。仿真结果表明:滚动时域估计优于扩展卡尔曼滤波,能够有效地处理带约束化工过程中非线性系统状态估计问题。 展开更多

关键词 状态估计 非线性系统 滚动时域估计 扩展卡尔曼滤波

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带丢包和量化的参数不确定系统滚动时域估计 被引量：2

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作者 刘帅 赵国荣 +1 位作者 曾宾 高超 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期912-918,共7页

针对网络化系统中丢包、量化和参数不确定性对状态估计的影响,提出一种带有预测补偿机制的鲁棒滚动时域估计算法。将丢包现象描述为概率已知的随机Bernoulli序列,并利用丢失数据的预测值进行丢包补偿,将数据量化引入的量化误差描述为观... 针对网络化系统中丢包、量化和参数不确定性对状态估计的影响,提出一种带有预测补偿机制的鲁棒滚动时域估计算法。将丢包现象描述为概率已知的随机Bernoulli序列,并利用丢失数据的预测值进行丢包补偿,将数据量化引入的量化误差描述为观测方程中的一个有界不确定参数,将模型的不确定性描述为系统矩阵受到随机扰动,基于滚动优化策略,考虑量化和模型不确定性影响最严重的情况,通过滚动求解一个min-max问题得到最优状态估计器。对所提算法进行稳定性分析,推导了估计误差范数平方期望的一个上界函数,给出了估计误差范数平方期望收敛的充分条件。最后,通过仿真验证了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 滚动时域估计 预测补偿 数据量化 模型不确定性 min-max问题 稳定性分析

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基于扰动块的柔性臂分布式滚动时域估计

20

作者 徐晨辉 俞芳慧 何德峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期868-876,共9页

针对柔性机械臂因在实际运动过程中易发生变形而需进行状态监测的问题,提出一种基于扰动块的分布式滚动时域估计算法.在分布式一致性滚动时域估计的基础上,通过设计扰动块并将其应用于估计窗口内的过程扰动序列,减少了与优化相关的变量... 针对柔性机械臂因在实际运动过程中易发生变形而需进行状态监测的问题,提出一种基于扰动块的分布式滚动时域估计算法.在分布式一致性滚动时域估计的基础上,通过设计扰动块并将其应用于估计窗口内的过程扰动序列,减少了与优化相关的变量,从而降低了算法的计算量,实现快速性.通过分析算法在最大分块长度下的可行性与收敛性,建立了保证算法的优化问题存在等价解的假设条件,并将结果推广到了过程扰动任意分块的情况.仿真结果表明:与不加扰动块的算法相比,所提算法能在不影响估计误差的前提下有效缩短计算时间. 展开更多

关键词 柔性机械臂 状态估计 滚动时域估计 分布式估计 扰动块

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