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无人机非线性状态估计:扩展精确高斯变分推理学习方法
1
作者 刘久富 Elishahidi S.B.Mvungi +3 位作者 汪恒宇 解晖 刘向武 王志胜 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第3期141-150,共10页
针对在对时变非线性系统进行状态估计以及参数学习时估计误差大、抗干扰能力差等问题,提出一种面向非线性系统的精确稀疏高斯变分推理的批量状态估计与参数学习方法。基于高斯变分推理提出损失函数,状态估计问题转化为对真实后验近似问... 针对在对时变非线性系统进行状态估计以及参数学习时估计误差大、抗干扰能力差等问题,提出一种面向非线性系统的精确稀疏高斯变分推理的批量状态估计与参数学习方法。基于高斯变分推理提出损失函数,状态估计问题转化为对真实后验近似问题,并引入需要学习的参数。对状态概率分布的参数使用高斯-牛顿式优化器的方法进行迭代更新,利用Stein引理、协方差矩阵的稀疏性及高斯容积方法得到完整的状态估计迭代方案。使用期望最大化学习测量模型的噪声参数,同时引入逆Wishart先验减少测量噪声和离群值对参数学习以及状态估计结果的影响。通过对无人机仿真模型进行模拟实验,在不加入无人机运动以及测量噪声真实值的情况下,对无人机轨迹能够进行精确的估计,且有效抑制测量噪声和测量离群值对轨迹论文拓展估计精度带来的影响。 展开更多
关键词 精确稀疏高斯变分推理 非线性系统批量状态估计 参数学习 期望最大化方法 轨迹估计
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基于非线性状态估计算法的风机设备故障预警模型研究
2
作者 张劲戈 《科技创新与应用》 2025年第7期67-70,共4页
该文提出一种基于非线性状态估计算法(NSET)的风机设备故障预警模型。该模型通过实时监测与分析风电机组的关键参数数据,利用NSET算法进行状态估计,并通过预测值与实际值之间的残差判断设备的健康状况。研究结果表明,该模型能够提前预... 该文提出一种基于非线性状态估计算法(NSET)的风机设备故障预警模型。该模型通过实时监测与分析风电机组的关键参数数据,利用NSET算法进行状态估计,并通过预测值与实际值之间的残差判断设备的健康状况。研究结果表明,该模型能够提前预警潜在故障,有效降低设备停机时长,提高风电场的运行效率和经济效益。此外,模型还具备自适应调整能力,能够随着系统状态的变化动态更新,从而提升故障预警的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 非线性状态估计 风机设备 故障预警模型 残差分析 风电场
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非合作航天器远程相对状态估计的局部非线性滤波器研究
3
作者 李晴 张世源 +2 位作者 卢山 夏永江 刘礼城 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第6期31-38,87,共9页
针对空间非合作航天器的远程相对状态估计问题,对非合作航天器建立了适用于远距离跟踪的非线性相对运动模型,并对线性状态、非线性状态进行拆分离散,在提高离散精度的同时保留了模型局部非线性的特性。根据该模型中状态方程仅部分非线... 针对空间非合作航天器的远程相对状态估计问题,对非合作航天器建立了适用于远距离跟踪的非线性相对运动模型,并对线性状态、非线性状态进行拆分离散,在提高离散精度的同时保留了模型局部非线性的特性。根据该模型中状态方程仅部分非线性、线性与非线性部分相互解耦且相互作用的特点,基于矩阵分块计算提出了局部非线性卡尔曼滤波器(LNKF),并且设计了一种没有信息损失的简化采样点设置方法。该滤波器融合线性运算与非线性运算,在避免状态信息的损失的基础上降低了算法的计算复杂度。将所提算法应用于非合作航天器的远程相对状态估计,与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和容积卡尔曼滤波(CKF)算法进行对比。仿真结果表明:LNKF在保证计算精度的前提下,计算效率明显高于CKF。 展开更多
关键词 非合作航天器 相对状态估计 非线性滤波 分块矩阵
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一类含有有色噪声的鲁棒非线性扩展状态估计
4
作者 师卫国 朱可欣 +3 位作者 董燕飞 祁林 贺伟 侯宁 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期56-64,72,共10页
针对含有有色噪声和通信带宽受限的网络化系统,设计了鲁棒非线性扩展状态估计算法。采用测量信息逐差法降低噪声相关性对系统造成的影响,再利用对数量化器进行测量信息处理,克服通信容量限制,创新地将不确定非线性项作为扩展系统的一个... 针对含有有色噪声和通信带宽受限的网络化系统,设计了鲁棒非线性扩展状态估计算法。采用测量信息逐差法降低噪声相关性对系统造成的影响,再利用对数量化器进行测量信息处理,克服通信容量限制,创新地将不确定非线性项作为扩展系统的一个状态解决非线性问题,在此基础上设计了一种鲁棒非线性扩展状态估计器。运用Young’s不等式和矩阵分析求解Riccati方程,得到估计器的误差协方差上界,实现增益的实时优化。该估计算法处理非线性系统更加方便,能够克服非线性函数处理时的保守性,且估计性能优异。 展开更多
关键词 状态估计 非线性时变系统 扩展状态 量化处理 鲁棒控制
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广义连续随机非线性系统的状态估计问题 被引量:8
5
作者 张卓奎 陈慧婵 刘三阳 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期634-637,共4页
讨论了系统噪声和测量噪声为非零均值及具有相关噪声干扰情形下的广义连续随机非线性系统 ,利用矩阵的奇异值分解方法 。
关键词 广义随机非线性系统 相关噪声 递推方程 状态估计
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基于非线性状态估计的长时延丢包网络故障检测算法 被引量:4
6
作者 王宇 《微电子学与计算机》 北大核心 2019年第10期91-95,共5页
由于传统故障检测技术缺少状态评估机制,造成检测误差较大,提出了基于非线性状态估计的长时延丢包网络故障检测技术可降低检测误差.根据检测原理,设计非线性网络故障状态估计流程,以此构建长时延故障状态评估机制,根据评估结果分析长时... 由于传统故障检测技术缺少状态评估机制,造成检测误差较大,提出了基于非线性状态估计的长时延丢包网络故障检测技术可降低检测误差.根据检测原理,设计非线性网络故障状态估计流程,以此构建长时延故障状态评估机制,根据评估结果分析长时延信号特征;设定合理分析规则,构建丢包故障状态评估机制,结合服从伯努利分布信息,分析丢包信号特征.根据信号特征分析结果完成对故障的检测.由实验结果可知,该技术检测误差最低达到0.1,能够满足实际误差指标约束条件. 展开更多
关键词 非线性状态 估计 长时延 丢包 网络故障 检测
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基于改进高斯粒子滤波的船舶非线性状态估计 被引量:1
7
作者 林孝工 聂岚容 聂君 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第S1期37-43,共7页
针对标准粒子滤波的粒子贫化问题,提出一种基于改进高斯粒子滤波(Improved Gaussian Particle Filter,IGPF)的船舶非线性状态估计器。首先基于序贯重要性采样(Sequential Important Sampling,SIS)的理论框架,给出标准粒子滤波(Particle ... 针对标准粒子滤波的粒子贫化问题,提出一种基于改进高斯粒子滤波(Improved Gaussian Particle Filter,IGPF)的船舶非线性状态估计器。首先基于序贯重要性采样(Sequential Important Sampling,SIS)的理论框架,给出标准粒子滤波(Particle Filter,PF)算法,然后在此基础上用高斯分布来作为重要性分布给出高斯粒子滤波(Gaussian Particle Filter,GPF),并将Unscented卡尔曼滤波用于重要性密度函数形成IGPF,应用于动力定位船的状态估计。仿真结果表明,基于IGPF的非线性状态估计器能有效避免粒子贫化、估计船舶状态,并对观测野值有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 动力定位 非线性状态估计 标准粒子滤波 IGPF CKF
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基于小波的非线性系统在线状态估计
8
作者 保宏 段宝岩 陈光达 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期693-695,700,共4页
针对一类单输入单输出的不确定的非线性系统模型,给出了一种新的基于小波多尺度技术的在线状态估计算法.该算法先对非线性系统进行线性展开,利用合适的小波基函数对被噪音污染的采样数据进行小波分解并辨识出未知参数;通过应用上面的结... 针对一类单输入单输出的不确定的非线性系统模型,给出了一种新的基于小波多尺度技术的在线状态估计算法.该算法先对非线性系统进行线性展开,利用合适的小波基函数对被噪音污染的采样数据进行小波分解并辨识出未知参数;通过应用上面的结果对Kalman最优状态估计进行补偿,以达到抗干扰的目的.数值仿真结果验证了该方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 在线状态 非线性系统 不确定 最优状态 小波基函数 估计算法 采样数据 估计 未知参数 小波分解
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基于Sh相关系数的非线性系统状态粒子估计算法
9
作者 梁军 彭喜元 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第B02期165-168,共4页
本文提出一种适用于非线性系统状态的粒子估计算法——基于Sh相关系数的粒子估计(PE)算法.该算法主要由预测、更新和平滑组成,利用被估计状态观测值路径和粒子观测值路径之间的Sh相关系数来修正粒子权值.仿真实验结果表明,该算法在... 本文提出一种适用于非线性系统状态的粒子估计算法——基于Sh相关系数的粒子估计(PE)算法.该算法主要由预测、更新和平滑组成,利用被估计状态观测值路径和粒子观测值路径之间的Sh相关系数来修正粒子权值.仿真实验结果表明,该算法在状态估计精度上优于序列重要性重采样(SIR)算法、辅助粒子滤波(APF)算法、正则化粒子滤波(RPF)算法、高斯粒子滤波(GPF)算法和高斯混合粒子滤波(GSPF)算法. 展开更多
关键词 非线性随机系统 状态空间模型 状态估计 粒子滤波 sh相关系数
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非线性系统的模型修正与状态估计
10
作者 夏宁茂 刘仿尧 周训建 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1994年第6期794-801,共8页
以生物发酵模型为背景,考察了一般非线性系统的模型修正与状态估计问题。利用随机干扰下状态过程的高斯分布性质,由实测样本点构造似然函数。
关键词 非线性系统 状态估计 模型修正
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非线性系统状态估计的递推算法
11
作者 叶春生 《武汉工程大学学报》 CAS 1991年第2期23-27,共5页
本文提出了一种新的非线性确定型系统的状态估计算法,并证明了该算法的局部收敛性。该算法在工业锅炉辅助测试模型的建立中得到了应用。
关键词 非线性系统 状态估计 递推算法 收敛性
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事件触发驱动的非线性系统有限时间状态估计器设计 被引量:5
12
作者 佟英浩 童东兵 +1 位作者 陈巧玉 周武能 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2020年第6期669-678,共10页
主要研究了带有时滞的非线性系统基于事件触发的状态估计器.首先,利用事件触发机制建立系统中的状态估计器,并用Lyapunov函数使系统在有限时间内均方有界.其次,基于H∞有界条件,得到了有限时间内系统H∞有界准则.最后,通过一个数值例子... 主要研究了带有时滞的非线性系统基于事件触发的状态估计器.首先,利用事件触发机制建立系统中的状态估计器,并用Lyapunov函数使系统在有限时间内均方有界.其次,基于H∞有界条件,得到了有限时间内系统H∞有界准则.最后,通过一个数值例子说明了所得结果的有效性. 展开更多
关键词 有限时间 事件触发 状态估计 H∞控制 非线性系统
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基于非线性观测器的超级电容器荷电状态在线估计 被引量:1
13
作者 杜宇石 琚长江 杨根科 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1630-1637,共8页
超级电容器具有快速充放、高功率密度和长寿命等优点,被广泛用于新能源汽车的储能系统.系统可靠运行需获取其剩余电量,即对其荷电状态(SOC)进行估算.依托超级电容单体的等效模拟电路模型,建立了以模型中多电容端电压为状态,电容器输入... 超级电容器具有快速充放、高功率密度和长寿命等优点,被广泛用于新能源汽车的储能系统.系统可靠运行需获取其剩余电量,即对其荷电状态(SOC)进行估算.依托超级电容单体的等效模拟电路模型,建立了以模型中多电容端电压为状态,电容器输入电流为控制输入,电容器输出电压为观测输出的电容器二阶非线性系统的状态空间模型,包含了自放电现象产生的泄漏电流的因素.为提高模拟精度,辨识不同的模型参数,分别刻画充电和放电工况.采用非线性观测器算法来获取模型内部状态从而实现对SOC的估计.充放电实验的结果表明,考虑泄漏因素和建立不同参数下的充放电模型,能够更好地模拟超级电容器的动态特性,同时验证了非线性观测器算法具有稳定的跟踪能力. 展开更多
关键词 超级电容器 荷电状态估计 非线性观测器 泄漏电流
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非线性状态估计的改进(英文) 被引量:2
14
作者 曾国平 张焱风 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2004年第1期59-64,58,共7页
本文就HuntLR与VermaS(1 994 )有关非线性状态估计进行了如下推广 :将其主要条件“实解析”降低到C∞ 。
关键词 非线性状态估计 Hurwitz矩阵 可观 可控
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一种新型非线性滤波器在目标状态估计中的应用
15
作者 赵勇胜 林维菘 《现代防御技术》 1998年第4期37-41,61,共6页
研究了球坐标系中目标状态估计问题,应用一种新型非线性滤波器设计了目标状态估计器,选择了机动目标“当前”统计模型作为目标加速度模型,对所设计的状态估计器进行了仿真,仿真结果表明该估计器具有令人满意的性能。
关键词 非线性滤波器 目标状态估计 制导 战术防空导弹
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基于非线性状态估计的多媒体设备故障预警研究 被引量:2
16
作者 宋海明 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2020年第5期126-129,共4页
传统多媒体设备故障预警方法中建模参数较多,对设备中非趋势的相似度短期偏离状态比较敏感,易出现虚警情况。基于此,提出基于非线性状态估计的多媒体设备故障预警方法。采用非线性状态估计,利用小波变换筛选变量并去噪,结合马氏距离与... 传统多媒体设备故障预警方法中建模参数较多,对设备中非趋势的相似度短期偏离状态比较敏感,易出现虚警情况。基于此,提出基于非线性状态估计的多媒体设备故障预警方法。采用非线性状态估计,利用小波变换筛选变量并去噪,结合马氏距离与等距抽样共同构造记忆矩阵完成建模;计算模型观测向量与预测向量之间的相似度,采用双滑动窗口统计相似度,完成基于非线性状态估计的多媒体设备故障预警研究。仿真实验表明,所提方法可有效对多媒体设备故障进行预警,且虚警次数较少。 展开更多
关键词 非线性状态估计 故障预警 小波变换 双滑动窗口 记忆矩阵
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非线性状态估计在故障预警中的应用 被引量:1
17
作者 张冬琪 《保定学院学报》 2020年第6期107-112,共6页
故障预警研究作为资产管理的新方向,吸引着全球学者的目光.非线性状态估计(non-linear state estimation technique,NSET)以设备历史状态为基础,使用非线性组合的方式表征当前设备的预警值;并将3σ准则进一步推广,得到故障预警阈值;最... 故障预警研究作为资产管理的新方向,吸引着全球学者的目光.非线性状态估计(non-linear state estimation technique,NSET)以设备历史状态为基础,使用非线性组合的方式表征当前设备的预警值;并将3σ准则进一步推广,得到故障预警阈值;最终通过预警值与实际值的残差,得出设备状态是否处于故障的结论.依托现场的真实风电机组数据,经数据预处理,建立NSET预警模型,并通过设定预警阈值验证了NSET预警故障的可行性与预警策略的可实施性. 展开更多
关键词 非线性状态估计 故障预警 风电机组
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一种迭代收缩非线性状态约束滤波算法 被引量:8
18
作者 陈金广 李洁 高新波 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期104-109,共6页
在滤波过程中有效地利用状态约束条件,能够提高滤波精度.当状态约束为非线性函数时,可以通过泰勒级数展开法进行线性化处理.然而该方法在非线性约束函数的雅可比矩阵不存在时失效,而使用水平滑动估计算法所需要的计算量很大.为此,采用基... 在滤波过程中有效地利用状态约束条件,能够提高滤波精度.当状态约束为非线性函数时,可以通过泰勒级数展开法进行线性化处理.然而该方法在非线性约束函数的雅可比矩阵不存在时失效,而使用水平滑动估计算法所需要的计算量很大.为此,采用基于U变换的最佳量测方法解决该问题.为了降低U变换过程中基点误差对估计性能带来的影响,将非线性约束看作具有多个大小不等的噪声方差的量测值,在量测更新阶段逐步收缩噪声方差,从而不断增强约束条件.经过多次迭代,改善了状态估计的误差性能.仿真结果表明,该算法在保证较高的滤波精度的条件下,运算时间是窗口尺寸为2的水平滑动估计算法的1/27. 展开更多
关键词 非线性状态约束 U变换 状态估计 滤波 信息融合
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基于观测器的非线性系统传感器故障估计方法 被引量:3
19
作者 孙延修 杜莹 黎虹 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2020年第12期43-47,52,共6页
现代工业系统对安全性与可靠性的要求越来越高,故障诊断技术逐渐成为研究的热点之一。针对一类Lipschiz非线性系统,提出一种基于增广状态观测器的传感器故障估计方法。将传感器故障作为增广状态的一部分,构造出一个广义系统,通过对广义... 现代工业系统对安全性与可靠性的要求越来越高,故障诊断技术逐渐成为研究的热点之一。针对一类Lipschiz非线性系统,提出一种基于增广状态观测器的传感器故障估计方法。将传感器故障作为增广状态的一部分,构造出一个广义系统,通过对广义系统进行等价变换,进而设计出增广状态观测器,使其能同时对原系统中的状态和传感器故障进行估计;考虑到系统中的干扰项,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了增广状态观测器存在的两个充分条件,充分条件既可以保证观测误差系统的收敛速度,同时也可通过求解最优问题,减少系统干扰对传感器故障估计的影响;为保证增广状态观测器对系统传感器故障的鲁棒估计,通过仿真算例证实了增广状态观测器误差系统为渐近收敛,验证了传感器故障估计方法的有效性。 展开更多
关键词 非线性系统 故障估计 线性矩阵不等式 增广状态观测器
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基于最小二乘估计的非线性离散系统鲁棒故障诊断 被引量:1
20
作者 陈玉东 翁正新 施颂椒 《应用科学学报》 CAS CSCD 2003年第1期77-83,共7页
对于一类不确定非线性离散系统,提出了一种基于最小二乘估计的故障诊断(FDBLSE)方法.该方法通过构造被诊断系统的状态估计器而得到状态估计误差与故障之间的动态关系,并以此为基础,利用最小二乘直接对故障进行在线辨识.文中分析了故障... 对于一类不确定非线性离散系统,提出了一种基于最小二乘估计的故障诊断(FDBLSE)方法.该方法通过构造被诊断系统的状态估计器而得到状态估计误差与故障之间的动态关系,并以此为基础,利用最小二乘直接对故障进行在线辨识.文中分析了故障辨识误差以及诊断方法的鲁棒性、灵敏度和检测时间,并与基于学习的故障诊断方法作了深入比较.FDBL方法不但能够辨识故障,而且能够给出辨识误差的上界,同时还具有辨识时间短、辨识精度高的特点.仿真表明该方法有效. 展开更多
关键词 非线性离散系统 故障诊断 故障辨识 最小二乘估计 鲁棒性 检测时间 状态估计
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