【摘要】：動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計問題廣泛存在于自動控制、故障診斷、目標定位跟蹤、經濟預測等領域,并受到國內外相關領域學者的關注,其實現(xiàn)方法近年來也取得了較大進展。狀態(tài)估計實現(xiàn)依托于濾波器的設計,而濾波器運行必然涉及到傳感器量測的利用,其優(yōu)劣將直接影響被估計對象的濾波精度。濾波精度的改善主要涉及兩方面內容,一方面在于如何結合線性系統(tǒng)以及非線性系統(tǒng)自身特點實現(xiàn)濾波器結構和流程的優(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格正相關,這必然導致量測系統(tǒng)硬件代價提升。實際工程應用中,設計濾波器時通常會考慮到它在滿足給定精度指標的上下界約束時能對濾波器的參數有較大選擇范圍。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,針對系統(tǒng)噪聲以及量測噪聲的確界問題開展相關研究。主要工作內容如下:1.通過對線性系統(tǒng)建模和估計理論學習和文獻總結,簡述線性離散系統(tǒng)、線性連續(xù)系統(tǒng)、多模型系統(tǒng)的建模方法,重點介紹四種典型最優(yōu)估計準則和卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。2.本文以信息濾波為基礎,首先將估計誤差協(xié)方差陣推導為系統(tǒng)噪聲、量測噪聲、采樣間隔的參數化形式,進而利用凸優(yōu)化求解方法,通過補分解定理把影響估計誤差協(xié)方差陣的相應參數,轉化為線性矩陣不等式(LMI)的表達形式。然后在傳感器精度已知條件下,利用LMI的求解原理,實現(xiàn)系統(tǒng)噪聲以及量測噪聲的確界,并分析了估計誤差協(xié)方差陣上界和系統(tǒng)噪聲以及量測噪聲的函數關系,以此來指導實際工程中傳感器的選取。仿真實驗驗證了算法的可行性和有效性。3.由于交互式多模型算法(IMM)實現(xiàn)了在不同模型之間進行軟切換,避免了單模型算法硬判決方式中運動狀態(tài)與運動模型匹配過程中的時間延遲問題。本文以交互式多模型為框架,構建一種面向線性多模型系統(tǒng)量測噪聲的確界算法,并進一步研究了估計誤差協(xié)方差陣和量測噪聲的函數關系,理論指導和仿真分析驗證算法的可行性和有效性。
【圖文】：

圖 3-3 估計誤差不同放大倍數m與容許過程噪聲Q的關系 圖 3-4 采樣間隔 T 與容許過程噪聲Q的關系圖 3-3 是估計誤差協(xié)方差陣放大倍數m不同時，，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 的上界與放大倍數正相關。圖 3-4 選取不同放大倍數下估計誤差協(xié)方差陣與容許過程噪聲Q 的關系，在采樣間隔相同時，隨著估計誤差協(xié)方差

圖 3-3 估計誤差不同放大倍數m與容許過程噪聲Q的關系 圖 3-4 采樣間隔 T 與容許過程噪聲Q的關系圖 3-3 是估計誤差協(xié)方差陣放大倍數m不同時，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 的上界與放大倍數正相關。圖 3-4 選取不同放大倍數下估計誤差協(xié)方差陣與容許過程噪聲Q 的關系，在采樣間隔相同時，隨著估計誤差協(xié)方差
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713

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本文編號：2552674