【摘要】：動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)問題廣泛存在于自動(dòng)控制、故障診斷、目標(biāo)定位跟蹤、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域,并受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注,其實(shí)現(xiàn)方法近年來也取得了較大進(jìn)展。狀態(tài)估計(jì)實(shí)現(xiàn)依托于濾波器的設(shè)計(jì),而濾波器運(yùn)行必然涉及到傳感器量測(cè)的利用,其優(yōu)劣將直接影響被估計(jì)對(duì)象的濾波精度。濾波精度的改善主要涉及兩方面內(nèi)容,一方面在于如何結(jié)合線性系統(tǒng)以及非線性系統(tǒng)自身特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)濾波器結(jié)構(gòu)和流程的優(yōu)化。另一方面,通過采用高精度傳感器以減小量測(cè)誤差方式也是提升濾波精度的一種有效途徑,但是考慮傳感器精度通常與其價(jià)格正相關(guān),這必然導(dǎo)致量測(cè)系統(tǒng)硬件代價(jià)提升。實(shí)際工程應(yīng)用中,設(shè)計(jì)濾波器時(shí)通常會(huì)考慮到它在滿足給定精度指標(biāo)的上下界約束時(shí)能對(duì)濾波器的參數(shù)有較大選擇范圍。本文以典型線性系統(tǒng)為研究背景,在濾波精度約束前提下,針對(duì)系統(tǒng)噪聲以及量測(cè)噪聲的確界問題開展相關(guān)研究。主要工作內(nèi)容如下:1.通過對(duì)線性系統(tǒng)建模和估計(jì)理論學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)總結(jié),簡(jiǎn)述線性離散系統(tǒng)、線性連續(xù)系統(tǒng)、多模型系統(tǒng)的建模方法,重點(diǎn)介紹四種典型最優(yōu)估計(jì)準(zhǔn)則和卡爾曼濾波器的實(shí)現(xiàn)。2.本文以信息濾波為基礎(chǔ),首先將估計(jì)誤差協(xié)方差陣推導(dǎo)為系統(tǒng)噪聲、量測(cè)噪聲、采樣間隔的參數(shù)化形式,進(jìn)而利用凸優(yōu)化求解方法,通過補(bǔ)分解定理把影響估計(jì)誤差協(xié)方差陣的相應(yīng)參數(shù),轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式(LMI)的表達(dá)形式。然后在傳感器精度已知條件下,利用LMI的求解原理,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)噪聲以及量測(cè)噪聲的確界,并分析了估計(jì)誤差協(xié)方差陣上界和系統(tǒng)噪聲以及量測(cè)噪聲的函數(shù)關(guān)系,以此來指導(dǎo)實(shí)際工程中傳感器的選取。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的可行性和有效性。3.由于交互式多模型算法(IMM)實(shí)現(xiàn)了在不同模型之間進(jìn)行軟切換,避免了單模型算法硬判決方式中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)模型匹配過程中的時(shí)間延遲問題。本文以交互式多模型為框架,構(gòu)建一種面向線性多模型系統(tǒng)量測(cè)噪聲的確界算法,并進(jìn)一步研究了估計(jì)誤差協(xié)方差陣和量測(cè)噪聲的函數(shù)關(guān)系,理論指導(dǎo)和仿真分析驗(yàn)證算法的可行性和有效性。
【圖文】：

圖 3-3 估計(jì)誤差不同放大倍數(shù)m與容許過程噪聲Q的關(guān)系 圖 3-4 采樣間隔 T 與容許過程噪聲Q的關(guān)系圖 3-3 是估計(jì)誤差協(xié)方差陣放大倍數(shù)m不同時(shí)，，系統(tǒng)容許過程噪聲Q 的變化規(guī)律，從該圖可以看出容許過程噪聲Q 的上界與放大倍數(shù)正相關(guān)。圖 3-4 選取不同放大倍數(shù)下估計(jì)誤差協(xié)方差陣與容許過程噪聲Q 的關(guān)系，在采樣間隔相同時(shí)，隨著估計(jì)誤差協(xié)方差

圖 3-3 估計(jì)誤差不同放大倍數(shù)m與容許過程噪聲Q的關(guān)系 圖 3-4 采樣間隔 T 與容許過程噪聲Q的關(guān)系圖 3-3 是估計(jì)誤差協(xié)方差陣放大倍數(shù)m不同時(shí)，系統(tǒng)容許過程噪聲Q 的變化規(guī)律，從該圖可以看出容許過程噪聲Q 的上界與放大倍數(shù)正相關(guān)。圖 3-4 選取不同放大倍數(shù)下估計(jì)誤差協(xié)方差陣與容許過程噪聲Q 的關(guān)系，在采樣間隔相同時(shí)，隨著估計(jì)誤差協(xié)方差
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN713

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本文編號(hào)：2552674