基于双模型自适应估计的大气数据传感器故障诊断方法

1

作者 肖盈飞 刘海颖 +1 位作者 程月华 李铁香 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3792-3799,共8页

大气湍流是大气中一种不规则的随机运动,在机载大气数据传感器的测量过程中,大气湍流影响与传感器故障相互耦合,导致大气数据传感器故障诊断算法无法将故障与湍流影响解耦。针对大气湍流影响下的大气数据传感器故障诊断问题,基于惯性测... 大气湍流是大气中一种不规则的随机运动,在机载大气数据传感器的测量过程中,大气湍流影响与传感器故障相互耦合,导致大气数据传感器故障诊断算法无法将故障与湍流影响解耦。针对大气湍流影响下的大气数据传感器故障诊断问题,基于惯性测量单元和导航姿态解算,考虑湍流对大气系统的影响,建立新型大气系统模型及量测模型。在对双模型自适应估计算法进行扩展后,引入湍流对系统影响的协方差自适应更新方法,实现存在未知扰动情况下故障状态的无偏估计。仿真结果表明,该算法可以有效实现对固定偏差故障、漂移偏差故障和振荡故障的诊断。 展开更多

关键词 大气数据传感器故障诊断 大气湍流 双模型自适应估计 故障检测与诊断

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基于多模型自适应估计的混合策略微分对策制导 被引量：4

2

作者 花文华 陈兴林 宋申民 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1582-1588,共7页

为有效降低多模型自适应估计器算法的计算量,本文采用目标机动命令构建其离散化假设空间,同时考虑到目标机动随机时间切换所需的检测时间要求,对多模型自适应估计器并行运行的成员滤波器数目进行了简化,基于这种简化的多模型自适应估计... 为有效降低多模型自适应估计器算法的计算量,本文采用目标机动命令构建其离散化假设空间,同时考虑到目标机动随机时间切换所需的检测时间要求,对多模型自适应估计器并行运行的成员滤波器数目进行了简化,基于这种简化的多模型自适应估计器对提出的混合策略微分对策制导方案进行了仿真研究。混合策略微分对策制导综合考虑了两种基本的微分对策制导律的优势和不足,针对最优目标机动随机切换时间段的不同而应用相应的制导策略。仿真结果表明简化的多模型自适应估计器方法可以实现系统状态的较好估计,包括目标加速度的估计,混合策略微分对策制导也具有较好的目标拦截性能。 展开更多

关键词 末制导律 多模型自适应估计 微分对策 检测时间

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基于多模型自适应估计的机动目标拦截 被引量：1

3

作者 花文华 陈兴林 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2011年第3期326-330,354,共6页

针对频率随机且初始相位未知的正弦机动目标,采用多模型自适应估计方法构建相应的成员滤波器,以实现对于机动频率的辨识和相关状态的估计.考虑到估计延迟等多种因素作用下,拦截导弹加速度无法达到最大容许值,从而不能充分发挥其性能,提... 针对频率随机且初始相位未知的正弦机动目标,采用多模型自适应估计方法构建相应的成员滤波器,以实现对于机动频率的辨识和相关状态的估计.考虑到估计延迟等多种因素作用下,拦截导弹加速度无法达到最大容许值,从而不能充分发挥其性能,提出了一种有界控制修正增益制导策略.基于Monte Carlo试验法进行了仿真,结果表明,所给出的多模估计方法可以实现目标机动的有效辨识和状态估计,有界控制修正增益制导策略也具有较好的目标拦截性能. 展开更多

关键词 末制导律 多模型自适应估计 微分对策 机动辨识 正弦机动 有界控制 状态估计 目标拦截

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适用于时变不确定系统的并行模型自适应估计

4

作者 熊凯 魏春岭 刘良栋 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第2期36-41,共6页

针对受到潜在模型不确定性影响的系统,设计一种并行模型自适应估计(PMAE)算法.以往基于不确定性系统模型设计的滤波算法,在模型精确的情况下,性能往往不及传统卡尔曼滤波(KF).为了解决该问题,设计基于多个并行滤波器的自适应状态估计算... 针对受到潜在模型不确定性影响的系统,设计一种并行模型自适应估计(PMAE)算法.以往基于不确定性系统模型设计的滤波算法,在模型精确的情况下,性能往往不及传统卡尔曼滤波(KF).为了解决该问题,设计基于多个并行滤波器的自适应状态估计算法,其中一个滤波器为KF,用于在未出现模型不确定性的情况下,对系统进行最优状态估计;另一个滤波器为扩维卡尔曼滤波(AKF),用于在出现模型不确定性的情况下,对不确定性模型参数进行辨识.以空间目标监视为例,分析算法的性能.仿真结果表明,利用PMAE算法能够自适应地对两个并行滤波器进行切换和折衷,从而有效应对模型中存在不确定性和不存在不确定性两种情况. 展开更多

关键词 多模型自适应估计 不确定系统 扩维卡尔曼滤波 空间监视

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基于SINS/CNS组合导航系统的多模型自适应估计算法 被引量：1

5

作者 范双菲 赵方方 +2 位作者 李夏菁 唐忠樑 贺威 《深空探测学报》 2014年第4期275-281,共7页

针对单一模型滤波器在未知或不确定的系统参数下适应性较差的问题,提出了一种新的基于多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)的滤波方法。该方法利用改进的卡尔曼滤波代替传统的卡尔曼滤波,比如扩展卡尔曼滤波(ext... 针对单一模型滤波器在未知或不确定的系统参数下适应性较差的问题,提出了一种新的基于多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)的滤波方法。该方法利用改进的卡尔曼滤波代替传统的卡尔曼滤波,比如扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)。EKF和UKF被用来作为多模型自适应估计的子滤波器,从而实现对非线性系统的状态估计。同时,还将该方法应用于基于弹道导弹模型的组合导航中实现了系统仿真。仿真结果表明,与传统的EKF和UKF算法比较,改进的滤波方法可以解决传统模型滤波器适应性差的问题,并提高系统的导航精度。 展开更多

关键词 多模型自适应估计 卡尔曼滤波 捷联惯导 天文导航 组合导航

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GM(1，1)模型在铝电解氧化铝浓度估计中的应用研究 被引量：7

6

作者 张红亮 李劼 +2 位作者 张文根 陈湘涛 邹忠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期883-887,共5页

详细介绍了灰色GM(1,1)模型的原理及建立步骤。将GM(1,1)模型引入到铝电解氧化铝浓度估算中,对基于Kalman滤波的氧化铝浓度自适应估算模型进行修正。灰色模型建模维度为5,对采用浓度自适应估算模型得到的浓度与实际浓度的偏差序列进行预... 详细介绍了灰色GM(1,1)模型的原理及建立步骤。将GM(1,1)模型引入到铝电解氧化铝浓度估算中,对基于Kalman滤波的氧化铝浓度自适应估算模型进行修正。灰色模型建模维度为5,对采用浓度自适应估算模型得到的浓度与实际浓度的偏差序列进行预测,将预测值反馈到浓度自适应估算模型中,形成新的浓度估算值。通过对电解生产中的30余组氧化铝浓度工艺数据进行估算,结果表明,经修正后,浓度估算值与实际值变化趋势保持一致,基本能满足铝电解工业现场的应用要求。 展开更多

关键词 铝电解 氧化铝浓度 自适应估计模型 GM(1 1)模型 模型修正

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运载火箭伺服机构故障检测与诊断的扩展多模型自适应方法 被引量：12

7

作者 程堂明 李家文 +1 位作者 陈宇 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期80-89,共10页

针对运载火箭伺服机构故障,提出一种基于扩展多模型自适应估计的故障检测与诊断算法。建立考虑伺服机构故障的运载火箭姿态动力学模型;将故障角度作为状态变量得到增广状态空间模型;利用扩展卡尔曼滤波器进行状态向量和故障参数的非线... 针对运载火箭伺服机构故障,提出一种基于扩展多模型自适应估计的故障检测与诊断算法。建立考虑伺服机构故障的运载火箭姿态动力学模型;将故障角度作为状态变量得到增广状态空间模型;利用扩展卡尔曼滤波器进行状态向量和故障参数的非线性估计,并基于传感器测量数据采用假设检验算法在线计算故障发生的概率;给出基于扩展多模型自适应估计的故障检测与诊断算法流程。仿真结果表明,该方法在无故障时可对伺服机构进行健康监测;在单台伺服机构故障下,可以及时准确判断出哪一台芯级伺服机构发生故障,并可准确估计出伺服机构故障下的发动机摆角角度。 展开更多

关键词 运载火箭 伺服机构 多模型自适应估计 故障检测与诊断

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基于核自适应滤波的多操纵面飞机多模型舵面故障诊断 被引量：3

8

作者 朱鹏 董文瀚 郭佳 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第10期29-38,共10页

针对多模型自适应估计方法中精确的飞机数学模型难以获得和模型存在非线性等问题,引入核自适应滤波器(KAF)替换卡尔曼滤波器,提岀了一种新的多模型自适应估计故障诊断方法。通过核方法将复杂的非线性系统映射到高维特征空间中,在该空间... 针对多模型自适应估计方法中精确的飞机数学模型难以获得和模型存在非线性等问题,引入核自适应滤波器(KAF)替换卡尔曼滤波器,提岀了一种新的多模型自适应估计故障诊断方法。通过核方法将复杂的非线性系统映射到高维特征空间中,在该空间中设计线性自适应滤波器,无需预先知道精确的飞机数学模型,通过控制输入信号和姿态输出信号的训练数据训练核自适应滤波器,进而在线估计飞机的飞行状态,完成飞机舵面的故障检测与隔离。扩展了KAF的使用范围,改进了传统的状态估计故障诊断方法。研究成果可为降低飞机因舵面故障而引起的事故,提高飞机的生存性提供理论和技术支撑,具有一定的军事意义和良好的应用价值。 展开更多

关键词 飞机舵面故障 故障诊断与隔离 多模型自适应估计 核自适应滤波器

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多模型高精度组合导航算法研究 被引量：9

9

作者 曹梦龙 崔平远 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期1304-1307,共4页

针对复杂操作环境所引起的INS/GPS组合导航系统模型参数变化导致单一固定参数滤波器精度降低问题,提出了多模型自适应Kalman滤波算法,并与单一模型下的Kalman滤波器方法进行了比较。仿真结果表明,相对于单一模型的Kalman滤波算法,该算... 针对复杂操作环境所引起的INS/GPS组合导航系统模型参数变化导致单一固定参数滤波器精度降低问题,提出了多模型自适应Kalman滤波算法,并与单一模型下的Kalman滤波器方法进行了比较。仿真结果表明,相对于单一模型的Kalman滤波算法,该算法能大大提高导航系统的精度和可靠性。 展开更多

关键词 算法研究 组合导航 滤波器设计 多模型自适应估计

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基于多模型简化CDKF的故障诊断方法 被引量：1

10

作者 邱岳恒 章卫国 +1 位作者 赵鹏轩 刘小雄 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期968-972,共5页

针对使用传统卡尔曼滤波器对非线性系统进行故障诊断,估计精度低的问题,提出了一种新的故障诊断方法.该方法结合多模型自适应估计和简化中央差分卡尔曼滤波器的优点,能在线快速地检测出故障,利用中央差分代替了雅可比矩阵的求解,使系统... 针对使用传统卡尔曼滤波器对非线性系统进行故障诊断,估计精度低的问题,提出了一种新的故障诊断方法.该方法结合多模型自适应估计和简化中央差分卡尔曼滤波器的优点,能在线快速地检测出故障,利用中央差分代替了雅可比矩阵的求解,使系统状态估计准确收敛到真实值附近,而且避免了反复求解量测预测方差等一系列繁杂过程.在执行机构不同故障的情况下,通过与其他算法进行诊断对比,结果表明提出的算法在精度上和运行速度上具有明显的优势. 展开更多

关键词 非线性系统 故障诊断 多模型自适应估计 简化中央差分卡尔曼滤波器 执行机构

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改进的强跟踪飞机舵面快速故障诊断方法 被引量：4

11

作者 马骏 倪世宏 +1 位作者 解武杰 董文瀚 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期2566-2573,共8页

针对多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)方法适应突变故障能力差、多重渐消因子强跟踪算法滤波发散、故障条件概率计算量大等问题,提出一种改进的多重渐消因子强跟踪多模型自适应估计(strong tracking multiple... 针对多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)方法适应突变故障能力差、多重渐消因子强跟踪算法滤波发散、故障条件概率计算量大等问题,提出一种改进的多重渐消因子强跟踪多模型自适应估计(strong tracking multiple model adaptive estimation,STMMAE)快速故障诊断方法。通过多重渐消因子提高了故障突变时滤波器的跟踪性能;通过改进一步预测协方差阵更新方程,保证了滤波器稳定性,提高了估计精度;采用基于欧几里得范数的飞机舵面故障概率快速计算方法,降低了故障概率计算量。对比仿真表明,该算法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性。 展开更多

关键词 飞机舵面故障 多模型自适应估计 多重渐消因子 欧几里得范数

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确定采样型强跟踪滤波飞机舵面故障诊断与隔离 被引量：8

12

作者 马骏 倪世宏 +1 位作者 解武杰 董文瀚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期734-743,共10页

为了克服扩展多模型自适应估计中扩展卡尔曼滤波的理论局限性,多重渐消因子强跟踪改进引起的滤波发散现象以及多维高斯故障概率计算量大等问题,本文将一类基于确定解析采样近似方法的非线性次优高斯滤波与多模型自适应估计相结合,提出... 为了克服扩展多模型自适应估计中扩展卡尔曼滤波的理论局限性,多重渐消因子强跟踪改进引起的滤波发散现象以及多维高斯故障概率计算量大等问题,本文将一类基于确定解析采样近似方法的非线性次优高斯滤波与多模型自适应估计相结合,提出了改进的多重渐消因子强跟踪非线性滤波快速故障诊断方法.确定采样型滤波克服了扩展卡尔曼滤波的理论局限性;推导了等效多重渐消因子计算方法,避免了非线性系统雅克比矩阵的计算,提高了故障突变时的跟踪性能;提出了基于平方根分解的改进的一步预测协方差更新方程,保证了滤波稳定性;提出了基于欧几里得范数简化的故障概率计算方法,降低了计算量.通过对比仿真验证了3种不同非线性滤波算法及其强跟踪改进算法的有效性,故障诊断方法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性. 展开更多

关键词 故障诊断 多模型自适应估计 多重渐消因子 无迹卡尔曼滤波 中心差分卡尔曼滤波 容积卡尔曼滤波

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基于改进强跟踪滤波的广义系统传感器故障诊断及隔离 被引量：6

13

作者 梁天添 王茂 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期554-560,共7页

在广义系统故障诊断过程中,若系统动态模型中存在不确定性,传统的无迹卡尔曼滤波算法将失去其传感器故障估计精度。为解决该问题,提出一种改进的强跟踪卡尔曼滤波算法以实现广义连续-离散系统的传感器故障诊断及隔离。首先,提出基于多... 在广义系统故障诊断过程中,若系统动态模型中存在不确定性,传统的无迹卡尔曼滤波算法将失去其传感器故障估计精度。为解决该问题,提出一种改进的强跟踪卡尔曼滤波算法以实现广义连续-离散系统的传感器故障诊断及隔离。首先,提出基于多重渐消因子的强跟踪滤波算法以实现动态模型存在不确定性广义连续-离散系统的故障诊断;然后提出一种结合多模型自适应估计的强跟踪卡尔曼滤波(STUKFMMAE)算法以实现传感器故障的有效隔离。最后,针对基于广义连续-离散系统的惯性传感器故障模型提出仿真算例。仿真数据表明,传统无迹卡尔曼滤波对于传感器故障估计误差为0.002左右,而提出的基于多重渐消因子的强跟踪滤波算法对于传感器故障估计误差最大值为未超过4×10^(-4),且STUKFMMAE相较于UKFMMAE算法具有更好的隔离效果。仿真结果验证了设计方案的有效性。 展开更多

关键词 广义系统 连续-离散系统 故障诊断及隔离 多模型自适应估计 强跟踪卡尔曼滤波

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