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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 被引量:1
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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基于多胞体双滤波的非线性系统集员状态估计方法
2
作者 洪巍 何青 +1 位作者 吴晓烨 唐琼霜 《控制工程》 北大核心 2025年第5期806-812,共7页
在非线性状态估计领域,针对未知有界噪声环境,提出了一种融合多胞体卡尔曼预测与超平行体观测约束的双滤波算法。该方法首先通过中心差分方法对模型进行一阶展开,采用凸差规划技术构建线性化误差的外定界空间,将状态可行集和线性化误差... 在非线性状态估计领域,针对未知有界噪声环境,提出了一种融合多胞体卡尔曼预测与超平行体观测约束的双滤波算法。该方法首先通过中心差分方法对模型进行一阶展开,采用凸差规划技术构建线性化误差的外定界空间,将状态可行集和线性化误差统一表示为多胞体形式,进而利用多胞体卡尔曼框架递推求解下一时刻的预测状态可行集。在量测更新阶段,通过将当前时刻的观测约束带分解为多个超平行体的交集,并依次与预测状态可行集进行交集运算,最终得到更新后的状态可行集。该算法通过优化集合交集运算策略,有效抑制了传统方法在交集计算中出现的维度爆炸问题,降低了估计结果的保守程度。仿真实验证明了该算法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 集员滤波 多胞体 状态估计 非线性系统
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WAMS中计及量测函数非线性项的电力系统自适应动态状态估计 被引量:18
3
作者 李虹 李卫国 熊浩清 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期155-161,共7页
提出两种在线辨识和修正模型误差协方差矩阵的自适应动态状态估计方法,并在这两种状态估计模型中引入量测函数的非线性项。这不仅在进行状态滤波的同时,利用观测数据提供的信息,在线辨识和估计系统中未知或不精确的噪声统计特性,而且由... 提出两种在线辨识和修正模型误差协方差矩阵的自适应动态状态估计方法,并在这两种状态估计模型中引入量测函数的非线性项。这不仅在进行状态滤波的同时,利用观测数据提供的信息,在线辨识和估计系统中未知或不精确的噪声统计特性,而且由于计及了量测函数的非线性项,非线性系统在线性化过程中所产生的线性化误差完全得到补偿,极大地提高了算法在异常运行情况下的自适应性;并且在量测量中计入了相量测量单元(PMU)测量的电压幅值和相角,增加了系统的冗余量测,提高了滤波精度。仿真结果验证了所提方法在正常情况、负荷突变、存在坏数据、网络拓扑结构错误各种情况下具有较好的预测和滤波效果。 展开更多
关键词 电力系统 广域测量系统 动态状态估计 非线性 自适应卡尔曼滤波
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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
4
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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非线性系统智能状态估计研究进展与展望 被引量:7
5
作者 齐国元 陈增强 袁著祉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期813-818,共6页
综述了近年来基于智能方法的非线性系统滤波器和观测器的设计方法.关于滤波器,一方面介绍了基于智能方法辨识系统模型而设计的间接滤波器,分析了模型偏差修正的重要性;另一方面探讨了基于智能方法设计的直接滤波器的研究进展.关于观测器... 综述了近年来基于智能方法的非线性系统滤波器和观测器的设计方法.关于滤波器,一方面介绍了基于智能方法辨识系统模型而设计的间接滤波器,分析了模型偏差修正的重要性;另一方面探讨了基于智能方法设计的直接滤波器的研究进展.关于观测器,重点介绍了基于神经网络的广义Luenberger观测器的设计方法,总结了该观测器稳定性和鲁棒性的理论分析结果,并进一步介绍了适用范围更广的智能自适应鲁棒观测器的设计方法.最后,对非线性估计问题的进一步研究提出了几点展望. 展开更多
关键词 非线性系统 智能状态估计 观测器 奇异值分解 系统辨识
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基于系统分割的保留非线性快速P-Q分解状态估计法 被引量:12
6
作者 刘浩 戴居丰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期72-76,共5页
提出了一种新的状态估计算法,既保留了量测方程非线性又利用了快速P-Q分解方法,因此数学模型精度高且保留了快速P-Q分解的优点,提高了状态估计的计算精度和速度。采用系统分割方法将大系统分割为多个小系统,分别对每个小系统进行状态估... 提出了一种新的状态估计算法,既保留了量测方程非线性又利用了快速P-Q分解方法,因此数学模型精度高且保留了快速P-Q分解的优点,提高了状态估计的计算精度和速度。采用系统分割方法将大系统分割为多个小系统,分别对每个小系统进行状态估计,然后对各小系统的状态估计结果进行协调,得到整个系统具有同一参考节点的状态估计结果,这样可大大提高状态估计的计算速度,有利于进行大电网的状态估计。在18节点系统上进行的数字仿真实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 快速P-Q分解 非线性 状态估计 状态估计算法 系统 分解方法 量测方程 模型精度 计算精度 分割方法 计算速度 仿真实验 节点系统 系统 大电网
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非线性状态方程约束下的一类动态多尺度系统建模和估计算法 被引量:1
7
作者 崔培玲 潘泉 +1 位作者 张洪才 李军宏 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第3期23-25,共3页
该文提出了非线性状态方程约束下的一类动态多尺度系统的模型及估计方法,该系统的状态方程是非线性的,多个传感器在状态空间的一个闭子空间序列中对系统状态进行观测。该文用状态空间投影方程将多个尺度联系起来,建立了一种新的集中式... 该文提出了非线性状态方程约束下的一类动态多尺度系统的模型及估计方法,该系统的状态方程是非线性的,多个传感器在状态空间的一个闭子空间序列中对系统状态进行观测。该文用状态空间投影方程将多个尺度联系起来,建立了一种新的集中式系统模型,该模型满足UnscentedKalmanFilter(UKF)条件。给出了基于Haar小波的模型的具体形式和估计算法,MonteCarlo仿真结果验证了该文算法的有效性。 展开更多
关键词 非线性状态方程 动态多尺度系统 Unscented KALMAN FILTER HAAR小波 建模 估计算法
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精确稀疏高斯变分推理非线性状态估计方法的研究
8
作者 方党生 汪恒宇 刘久富 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期2274-2283,共10页
针对非线性系统的状态估计中对模型进行线性近似使得估计结果误差较大,进行批量状态估计时运算量过大以及运算效率低等问题,提出精确稀疏高斯变分推理(exactly sparse Gaussian variational inference,ESGVI)方法。首先,提出基于高斯变... 针对非线性系统的状态估计中对模型进行线性近似使得估计结果误差较大,进行批量状态估计时运算量过大以及运算效率低等问题,提出精确稀疏高斯变分推理(exactly sparse Gaussian variational inference,ESGVI)方法。首先,提出基于高斯变分推理的损失函数,将状态估计问题转化为利用数据对后验进行近似的问题。对提取的损失函数、均值以及协方差矩阵使用梯度下降法进行迭代更新。然后,利用逆协方差矩阵的稀疏性对所求期望进行边缘采样,以达到避免求导、简化计算的目的,再通过多维高斯求积得到完整的优化迭代方案。其次,利用所得的优化迭代方案对非线性系统进行批量状态估计。最后,采用无人机仿真模型实验验证了所提方法的有效性与精确性,同时将所提方法与最大后验估计(maximum a posteriori,MAP)方法相比,结果表明,所提方法能够明显降低状态估计误差,提高轨迹估计的精确性。 展开更多
关键词 精确稀疏高斯变分推理 参数学习 批量状态估计 非线性系统 无人机轨迹估计
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MIMO非线性系统状态估计的递推Monte-Carlo方法研究
9
作者 徐胜红 王亭 +1 位作者 胡志强 张宗麟 《数据采集与处理》 CSCD 2003年第3期319-322,共4页
递推蒙特·卡洛 (Monte-Carlo,MC)方法是基于系统状态和观测值概率分布的估计方法。本文首先讨论了SISO非线性系统状态估计中递推 MC方法的应用 ,在此基础上将上述状态估计方法推广到 MIMO非线性系统 ,并提出了两种不同的估计方案... 递推蒙特·卡洛 (Monte-Carlo,MC)方法是基于系统状态和观测值概率分布的估计方法。本文首先讨论了SISO非线性系统状态估计中递推 MC方法的应用 ,在此基础上将上述状态估计方法推广到 MIMO非线性系统 ,并提出了两种不同的估计方案。仿真研究表明 ,这两种方案都可以得到较好的状态估计结果。不过 ,随机抽样数目对递推 MC估计方法的状态估计精度会产生较大影响 ,限制了该方法的进一步应用 ;本文对随机抽样数目对状态估计结果的影响进行了讨论。 展开更多
关键词 MIMO 非线性系统 状态估计 递推Monte-Carlo方法 线性模型
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基于小波的非线性系统在线状态估计
10
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
11
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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一类含有有色噪声的鲁棒非线性扩展状态估计
12
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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非线性系统的模型修正与状态估计
13
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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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
14
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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非线性系统的一种分布式状态估计算法及其稳定性分析 被引量:4
15
作者 杨姝 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期184-191,共8页
针对连续时变非线性系统的状态估计,提出了一种基于自适应高增益扩展卡尔曼滤波的分布式估计方法。首先考虑一类非线性系统,由通过状态彼此相互作用的几个子系统构成;然后针对每个子系统设计一个自适应高增益扩展卡尔曼滤波器,一个子系... 针对连续时变非线性系统的状态估计,提出了一种基于自适应高增益扩展卡尔曼滤波的分布式估计方法。首先考虑一类非线性系统,由通过状态彼此相互作用的几个子系统构成;然后针对每个子系统设计一个自适应高增益扩展卡尔曼滤波器,一个子系统的滤波器基于子系统的输出测量值和与其他滤波器交换的信息来估计子系统的状态;不同子系统的自适应高增益扩展卡尔曼滤波器相互通信来交换信息,以获得整个系统的状态估计值;最后对所提出的分布式状态估计的稳定性进行了分析。通过对一个化工过程实例的应用,表明了所提出的分布式状态估计设计的有效性和适用性。 展开更多
关键词 非线性系统 动态特性 状态向量 扩展卡尔曼滤波 分布式状态估计 稳定性 跟踪轨迹
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改进型非线性状态估计的制粉系统故障诊断 被引量:11
16
作者 任梦祎 焦嵩鸣 《热力发电》 CAS 北大核心 2015年第12期87-92,97,共7页
为能够快速、准确地对制粉系统故障进行诊断,根据制粉系统的运行特性和故障特征,对基于非线性状态估计的制粉系统故障诊断方法,提出了新的构造过程记忆矩阵的方法,依据马氏距离对故障数据样本进行预处理,并使用预处理后的数据构造过程... 为能够快速、准确地对制粉系统故障进行诊断,根据制粉系统的运行特性和故障特征,对基于非线性状态估计的制粉系统故障诊断方法,提出了新的构造过程记忆矩阵的方法,依据马氏距离对故障数据样本进行预处理,并使用预处理后的数据构造过程记忆矩阵,从而有效地减少了冗余数据,提高了诊断效率和诊断的实用性和稳定性。 展开更多
关键词 制粉系统 故障诊断 非线性 状态估计 马氏距离 过程记忆矩阵 冗余数据 诊断效率
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应用于发电机动态状态估计的鲁棒EKF算法
17
作者 靳越 李桢森 +1 位作者 李岩 孙娜 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期183-187,193,共6页
鉴于现有的滤波算法在处理非线性同步发电机系统的动态状态估计问题时难有满意的滤波效果,这里提出了一种鲁棒扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。该算法保留了非线性模型泰勒级数展开式的高阶项,并将其等效为满足范数有界的不确定线性矩阵形式... 鉴于现有的滤波算法在处理非线性同步发电机系统的动态状态估计问题时难有满意的滤波效果,这里提出了一种鲁棒扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。该算法保留了非线性模型泰勒级数展开式的高阶项,并将其等效为满足范数有界的不确定线性矩阵形式。基于传统的EKF估计器框架,并使用一系列引理,逐步推导了误差协方差的上界,同时优化设计了合适的滤波器增益使得这样的上界最小以保证最优的滤波性能。提出的鲁棒EKF是一种递推算法,因此可在线应用,计算简便。最后,同步发电机的二阶和三阶模型作为例子以测试提出的估计方法,仿真结果表明,提出的鲁棒EKF算法的估计精度要优于传统的EKF。 展开更多
关键词 同步发电机 非线性系统 动态状态估计 扩展卡尔曼滤波 鲁棒算法
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初始状态不确定的非线性过程系统状态估计的鲁棒粒子滤波方法
18
作者 曹婷婷 张正江 郑崇伟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3826-3832,共7页
在过程系统的控制与故障检测等方面,状态估计发挥着重要作用。针对非线性过程系统状态估计过程中初始状态不确定性问题,提出一种鲁棒粒子滤波方法。该方法首先引入初始状态准确性间接判定准则,根据判定的结果来选择是否进行基于观测偏... 在过程系统的控制与故障检测等方面,状态估计发挥着重要作用。针对非线性过程系统状态估计过程中初始状态不确定性问题,提出一种鲁棒粒子滤波方法。该方法首先引入初始状态准确性间接判定准则,根据判定的结果来选择是否进行基于观测偏差反馈机制的初始状态迭代改进。初始值准确性较差时,可以通过初始状态迭代改进策略使最终的初始粒子更接近真实的初始状态,从而增加产生初始粒子的正确性概率,通过粒子滤波迭代得到更准确的状态估计结果。将提出的鲁棒粒子滤波方法与传统粒子滤波方法应用于两个非线性动态系统实例中,结果验证了所提出方法的有效性与鲁棒性。 展开更多
关键词 非线性过程系统 初始状态 状态估计 鲁棒粒子滤波方法
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保留非线性的电力系统两级状态估计表
19
作者 刘浩 侯博渊 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 1997年第2期8-14,共7页
提出了一种新的状态估计方法。该法保留了测量方程的非线性,同时又利用了大系统分割方法,提高状态估计的计算速度。在18节点系统上进行数字仿真试验,得到了良好结果。
关键词 非线性 互联网络 状态估计 电力系统
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计及非线性的电力系统状态估计算法研究 被引量:4
20
作者 黄石 冯蒙霜 《陕西电力》 2017年第1期51-56,共6页
提出一种基于量测降维思想和拟牛顿信赖域法的非线性状态估计法。该方法将非线性状态估计分为2步:第一步通过引入1组中间变量使量测模型线性化;第二步以第一步求得的中间变量作为量测量,利用拟牛顿信赖域法进行非线性估计。第一步的目... 提出一种基于量测降维思想和拟牛顿信赖域法的非线性状态估计法。该方法将非线性状态估计分为2步:第一步通过引入1组中间变量使量测模型线性化;第二步以第一步求得的中间变量作为量测量,利用拟牛顿信赖域法进行非线性估计。第一步的目的是在不丢失原量测数据信息的情况下,最大程度降低量测数据的维数,减少算法的计算时间。采用拟牛顿信赖域法是为了保证第二步的非线性估计有可靠的估计结果和较快的收敛速度。通过对多个节点系统的仿真测试,证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 电力系统 非线性状态估计 拟牛顿法 信赖域法 量测降维
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