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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广义连续随机非线性系统的状态估计问题 被引量：8

2

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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基于小波的非线性系统在线状态估计

3

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

4

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

5

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

6

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

7

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

8

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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基于观测器的非线性系统传感器故障估计方法 被引量：3

9

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

10

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 状态估计器

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一类状态不可测非线性时滞系统的神经网络故障诊断 被引量：2

11

作者 刘春生 胡寿松 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期519-524,共6页

针对一类状态不可测的非线性时滞系统,提出了基于神经网络故障诊断的新方法.采用系统的状态和时滞状态的估计值作为神经网络的输入对故障进行估计.首先构造一种状态观测器结构,利用输出信息和神经网络的非线性逼近能力对系统不可测状态... 针对一类状态不可测的非线性时滞系统,提出了基于神经网络故障诊断的新方法.采用系统的状态和时滞状态的估计值作为神经网络的输入对故障进行估计.首先构造一种状态观测器结构,利用输出信息和神经网络的非线性逼近能力对系统不可测状态进行估计,然后对系统发生的故障用另一个RBF神经网络进行估计,故障估计器的输入为系统的当前估计状态以及时滞状态,所估计出的故障是随时间变化的非线性函数.基于Lyapunov理论,分析并证明了系统的稳定性和参数收敛性,同时作了仿真研究.仿真结果表明,该方法能够很好地解决一类状态不可测的非线性时滞系统的故障诊断问题. 展开更多

关键词 非线性时滞系统 故障诊断 状态观测器 故障估计器 神经网络

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状态和输入多时变时滞非线性系统的干扰补偿控制器设计

12

作者 王占山 张化光 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期144-148,共5页

针对干扰波形已知但幅值未知的情况,对于状态和输入均存在多时变时滞的一类非线性系统设计了干扰补偿控制器.由于未知无界干扰的作用将使系统的状态失去控制,必须对干扰进行补偿控制.为得到系统状态和干扰的估计,将干扰系统和受控系统... 针对干扰波形已知但幅值未知的情况,对于状态和输入均存在多时变时滞的一类非线性系统设计了干扰补偿控制器.由于未知无界干扰的作用将使系统的状态失去控制,必须对干扰进行补偿控制.为得到系统状态和干扰的估计,将干扰系统和受控系统构成增广系统,对此增广系统设计非线性时滞状态观测器,并将干扰估计值作为补偿控制器的输入从而实现对干扰的补偿. 展开更多

关键词 时滞非线性系统 控制器设计 干扰补偿 补偿控制器 系统设计 状态观测器 时变时滞 系统状态 系统构成 干扰系统 估计值 无界

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不完全观测下非线性非齐次随机系统的参数估计

13

作者 魏超 《应用数学》 CSCD 北大核心 2020年第4期972-978,共7页

本文研究不完全观测下非线性非齐次随机系统的参数估计问题.首先,通过构造扩展的Kalman滤波方程,得到系统状态的次优估计,并通过状态估计方程给出似然函数的表达式.其次,找到一个闭区间,似然函数在这个闭区间上连续且在端点处取不到最大... 本文研究不完全观测下非线性非齐次随机系统的参数估计问题.首先,通过构造扩展的Kalman滤波方程,得到系统状态的次优估计,并通过状态估计方程给出似然函数的表达式.其次,找到一个闭区间,似然函数在这个闭区间上连续且在端点处取不到最大值.最后,当样本量足够大时,运用Lepingle强大数定律和均方可积鞅强大数定律,证明了极大似然估计量的存在性和强相合性. 展开更多

关键词 不完全观测 非线性非齐次随机系统 扩展的Kalman滤波 状态估计 参数估计

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基于线性化技术的非线性系统故障诊断 被引量：3

14

作者 陈玉东 施颂椒 翁正新 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第4期365-368,共4页

针对非线性闭环稳定系统 ,提出了一种基于线性化技术的故障诊断方法 .首先将原系统在其工作点进行线性化处理 ,在此基础上设计系统的状态观测器 ,从而得到故障信号的初始估计结果 ;然后利用状态观测误差和故障估计误差之间的关系对估计... 针对非线性闭环稳定系统 ,提出了一种基于线性化技术的故障诊断方法 .首先将原系统在其工作点进行线性化处理 ,在此基础上设计系统的状态观测器 ,从而得到故障信号的初始估计结果 ;然后利用状态观测误差和故障估计误差之间的关系对估计结果进行校正 ,得到最终的故障辨识结果 . 展开更多

关键词 线性化技术 故障诊断 非线性系统 稳定性 状态观测器 误差估计

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一类不确定非线性系统的观测器设计 被引量：4

15

作者 刘春生 胡寿松 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期284-287,共4页

系统状态观测器在故障检测与状态反馈中起着重要作用,特别是非线性系统状态观测器的构造已成为目前控制理论界一个重要研究课题。本文针对一类含有建模误差的非线性系统,提出了一种非线性状态观测器的结构形式,然后利用非线性变换,将含... 系统状态观测器在故障检测与状态反馈中起着重要作用,特别是非线性系统状态观测器的构造已成为目前控制理论界一个重要研究课题。本文针对一类含有建模误差的非线性系统,提出了一种非线性状态观测器的结构形式,然后利用非线性变换,将含有建模误差的非线性系统变换为仅依赖原系统的输入、输出的规范形式,从而利用可测数据进行构造观测器。在此基础上,利用Lyapunov稳定性理论以及微分同胚的性质,分析了非线性动态误差方程的稳定性。理论证明,在建模误差为零时,估计状态收敛到其真实状态;在建模误差不为零时,估计状态与实际状态之差一致最终有界。最后进行了详细的仿真研究,结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性系统 状态估计器 微分同胚

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非线性系统测量数据丢失时的一种粒子滤波器算法 被引量：2

16

作者 李雄杰 周东华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1405-1408,共4页

针对在工程实践中发生的测量数据随机丢失情况,提出了一种应用于非线性系统的滤波方法,该方法将基于序贯重要性采样的粒子滤波器应用于非线性、非高斯系统状态的在线状态估计。首先将测量数据丢失描述成满足一定条件概率分布的二元开关... 针对在工程实践中发生的测量数据随机丢失情况,提出了一种应用于非线性系统的滤波方法,该方法将基于序贯重要性采样的粒子滤波器应用于非线性、非高斯系统状态的在线状态估计。首先将测量数据丢失描述成满足一定条件概率分布的二元开关序列;然后基于似然函数设计方法,设计出测量数据丢失时的粒子滤波器算法;最后用本文方法对倒立摆系统状态估计进行了仿真。仿真实验表明,测量数据丢失时的粒子滤波器算法是有效的。 展开更多

关键词 自动控制技术 粒子滤波器 测量数据丢失 非线性系统 状态估计

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一类非线性系统的单尺度小波框架网络自适应观测器

17

作者 魏荣 王行愚 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期1127-1130,共4页

本文提出了一类MIMO非线性系统的小波网络自适应观测器设计方法 ,可对一类非线性未知或具有不确定性的非仿射系统进行状态估计 .文中给出了小波网络参数的在线自适应调节律 ,从理论上分析了观测器增益矩阵的选择对状态估计误差的影响 .... 本文提出了一类MIMO非线性系统的小波网络自适应观测器设计方法 ,可对一类非线性未知或具有不确定性的非仿射系统进行状态估计 .文中给出了小波网络参数的在线自适应调节律 ,从理论上分析了观测器增益矩阵的选择对状态估计误差的影响 .根据Lyapunov理论证明了整个自适应观测器的稳定性 。 展开更多

关键词 非线性系统 单尺度小波框架 自适应 状态观测器 参数估计

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一类非线性广义随机系统的降阶Kalman滤波器

18

作者 石莹 田英明 田行伟 《黑龙江大学工程学报》 2011年第1期83-87,共5页

研究了一类非线性广义系统的状态估计问题。利用Taylor级数展开的方法将其转化为线性广义系统;再利用奇异值分解,对线性化后的系统进行降阶,转化为等价的正常线性系统;最后基于Kalman滤波估值理论,得到非线性广义系统的Kalman滤波器。... 研究了一类非线性广义系统的状态估计问题。利用Taylor级数展开的方法将其转化为线性广义系统;再利用奇异值分解,对线性化后的系统进行降阶,转化为等价的正常线性系统;最后基于Kalman滤波估值理论,得到非线性广义系统的Kalman滤波器。通过数值仿真例子,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性广义系统 状态估计 奇异值分解 Taylor级数展开 KALMAN滤波

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间隙非线性气动弹性颤振控制 被引量：16

19

作者 李道春 向锦武 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期640-643,共4页

研究了亚音速不可压来流中二元机翼气动弹性颤振主动控制问题.采用Theodorsen准定常气动力建立俯仰方向含有间隙非线性的气动弹性动态方程,然后基于状态依赖R iccati方程推导了非线性颤振控制律.假设只有俯仰角位移和控制面偏转位移可... 研究了亚音速不可压来流中二元机翼气动弹性颤振主动控制问题.采用Theodorsen准定常气动力建立俯仰方向含有间隙非线性的气动弹性动态方程,然后基于状态依赖R iccati方程推导了非线性颤振控制律.假设只有俯仰角位移和控制面偏转位移可以直接测量,状态空间中的其它变量通过所设计的状态观测器进行了估计.仿真结果显示,观测器可以快速准确地对非直接测量变量进行估计,系统状态变量与控制变量都能够迅速地收敛于零点,表明所设计的控制律可以有效地实现对间隙非线性二元机翼颤振的抑制. 展开更多

关键词 二元机翼 颤振 非线性控制系统 状态估计

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基于SIR粒子滤波状态估计和残差平滑的故障检测算法 被引量：8

20

作者 梁军 乔立岩 彭喜元 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第B12期32-36,共5页

很多基于模型的随机系统故障检测方法要求系统模型线性且服从高斯分布，对于非线性非高斯随机系统这些方法性能欠佳．目前基于SIR粒子滤波似然函数值的故障检测算法是一种较好的非线性随机系统故障检测算法．本文提出一种基于SIR粒子滤... 很多基于模型的随机系统故障检测方法要求系统模型线性且服从高斯分布，对于非线性非高斯随机系统这些方法性能欠佳．目前基于SIR粒子滤波似然函数值的故障检测算法是一种较好的非线性随机系统故障检测算法．本文提出一种基于SIR粒子滤波状态估计和残差平滑的故障检测算法．该算法采用SIR粒子滤波获得系统状态估计值，用系统状态观测值与系统状态估计值的理想观测值之差作为反映故障的残差，再利用残差平滑值进行故障检测．实验结果表明，在状态转移噪声方差远小于状态观测噪声方差时，该算法的故障误报率与基于SIR粒子滤波似然函数值的故障检测算法接近，而该算法的故障漏报率明显优于后者． 展开更多

关键词 非线性非高斯随机系统 状态估计 SIR粒子滤波 故障检测 故障漏报率 故障误报率

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