基于IAAKF算法的结构激励识别与响应重构

1

作者 殷红 丁怡渊 +1 位作者 彭珍瑞 李鑫煜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期302-310,共9页

针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首... 针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首先,基于增广状态空间模型将外部激励向量与状态向量联合构成增广状态向量,并根据增广新息统计特性实时自适应地调整卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵;其次,仅借助加速度传感器根据模态法来识别锤击激励,并且重构出加速度、速度、位移以及应变响应等数据;最后,对起重机桁架和简支梁分别进行数值模拟和试验分析。结果表明,所提方法能够有效地自适应调整噪声方差和识别结构外部激励,从而实现结构响应重构。 展开更多

关键词 噪声方差 激励识别 新息统计 增广卡尔曼滤波 结构响应重构

下载PDF 职称材料

增广扩展卡尔曼滤波的全局拼接方法研究 被引量：2

2

作者 陈金磊 康志忠 王保前 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2015年第7期15-20,共6页

针对点云拼接中双站数据的拼接必然会产生拼接误差的传递,最终导致整体拼接效果不佳的问题,该文讨论了基于增广扩展卡尔曼滤波的全局拼接,通过构造系统增广模型和系统观测模型,构建转换矩阵来对数据进行全局拼接:应用增广的卡尔曼滤波... 针对点云拼接中双站数据的拼接必然会产生拼接误差的传递,最终导致整体拼接效果不佳的问题,该文讨论了基于增广扩展卡尔曼滤波的全局拼接,通过构造系统增广模型和系统观测模型,构建转换矩阵来对数据进行全局拼接:应用增广的卡尔曼滤波原理对各站点的位置姿态进行递归地估计,以同名点偏差为依据进行估计和校正,更新位置姿态,实现数据的全局拼接。最后采用上海地铁隧道三维点云数据进行基于增广扩展卡尔曼滤波的全局拼接实验。结果表明,此方法能够提高拼接精度,降低拼接误差。 展开更多

关键词 点云拼接 增广卡尔曼滤波 位置姿态 全局拼接

原文传递

飞行数据相容性检验方法 被引量：2

3

作者 李富刚 张聪 +1 位作者 田福礼 张喆 《航空工程进展》 CSCD 2017年第4期479-485,共7页

飞行试验测量数据中存在过程噪声和测量噪声,导致飞行数据之间不相容,国内目前常用的输出误差法不适用于耦合严重的直升机飞行数据相容性检验。采用增广卡尔曼滤波方法进行状态估计,大幅度地消除测量值中的误差;再用输出误差法对增广卡... 飞行试验测量数据中存在过程噪声和测量噪声,导致飞行数据之间不相容,国内目前常用的输出误差法不适用于耦合严重的直升机飞行数据相容性检验。采用增广卡尔曼滤波方法进行状态估计,大幅度地消除测量值中的误差;再用输出误差法对增广卡尔曼滤波估计的结果进行相容性检验,并将其应用于直升机四阶纵向等效模型辨识中。结果表明:提出的这种方法既解决了单独使用增广卡尔曼滤波进行数据相容性分析时由于初期收敛过程造成的滤波误差问题,又克服了单独使用输入误差法进行数据相容性时需手动修改时间延迟问题和测量值中误差过大时输出误差法无法收敛问题,使得检验效果与计算效率大幅提升。 展开更多

关键词 增广卡尔曼滤波 相容性检验 飞行试验 状态估计

下载PDF 职称材料

基于增广卡尔曼滤波并考虑车辆加速度的路面不平度识别 被引量：10

4

作者 刘浪 张志飞 +1 位作者 鲁红伟 徐中明 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期247-255,297,共10页

为实现车辆在实际加减速行驶工况下路面不平度的准确识别,提出了一种考虑车辆加速度、基于增广卡尔曼滤波算法的路面识别方法。以车辆纵向加速度作为已知输入,车身垂向振动和俯仰振动响应作为观测向量,设计增广卡尔曼滤波观测器估计路... 为实现车辆在实际加减速行驶工况下路面不平度的准确识别,提出了一种考虑车辆加速度、基于增广卡尔曼滤波算法的路面识别方法。以车辆纵向加速度作为已知输入,车身垂向振动和俯仰振动响应作为观测向量,设计增广卡尔曼滤波观测器估计路面不平度信息;求取固定位移窗长度内的国际平整度指数,实现了对路面的等级分类。仿真结果表明在典型非匀速工况、城市运行工况和制动工况下,所提出的方法对路面不平度的识别精度和对路面等级分类的准确性,明显高于一般的增广卡尔曼滤波算法,能有效识别未知输入路面。 展开更多

关键词 路面不平度 增广卡尔曼滤波器 车辆加速度 路面等级分类

下载PDF 职称材料

基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

5

作者 朱雨 何智成 赵亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1698-1709,共12页

时域传递路径分析方法用于解决瞬态工况下复杂系统振动噪声问题不仅未能解决自然频率附近频响函数矩阵的病态问题,而且利用现有频域信息转换提取得到的所需时域信息精度较低,因此提出一种基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法。... 时域传递路径分析方法用于解决瞬态工况下复杂系统振动噪声问题不仅未能解决自然频率附近频响函数矩阵的病态问题,而且利用现有频域信息转换提取得到的所需时域信息精度较低,因此提出一种基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法。该方法采用增广卡尔曼滤波器辅以遗传算法估计时域工况载荷,通过最小二乘算法辨识单位脉冲响应函数,将时域工况载荷和对应的单位脉冲响应函数进行线性卷积以计算各传递路径的时域贡献量。算例表明,所提方法采用的增广卡尔曼滤波器载荷识别误差小于传统方法的去卷积滤波器所识别载荷的误差,最小二乘算法辨识的单位脉冲响应函数误差小于对频响函数直接进行快速逆傅里叶变换或者构造有限单位脉冲响应滤波器的误差,且所提方法在复杂结构上也同样具有较小的误差。 展开更多

关键词 时域传递路径分析方法 增广卡尔曼滤波器 遗传算法 最小二乘算法

下载PDF 职称材料

一种融合无时滞测量值和含时滞测量值的状态估计方法 被引量：1

6

作者 王金萍 赵忠盖 刘飞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期940-946,共7页

在很多工业过程中,常常可获得两种测量数据,无时滞测量值和含时滞测量值,其中,无时滞测量值直接由传感器在线测得,即时却精度较低,含时滞测量值通过人工实验分析离线得到,精度高却有时滞。引入状态增广卡尔曼滤波法对上述两种数据进行... 在很多工业过程中,常常可获得两种测量数据,无时滞测量值和含时滞测量值,其中,无时滞测量值直接由传感器在线测得,即时却精度较低,含时滞测量值通过人工实验分析离线得到,精度高却有时滞。引入状态增广卡尔曼滤波法对上述两种数据进行融合以估计当前状态值。考虑到无时滞测量值建立的在线软测量模型存在不可避免的模型不匹配问题,引入模型偏差作为待估计状态,通过离线测量值对其进行估计,从而实现对在线软测量模型的校正。最后将所提方法运用到线性化的非线性二元蒸馏塔模型中估计填料压板各成分浓度,取得了良好效果。 展开更多

关键词 时滞 状态增广卡尔曼滤波 测量模型 校正 蒸馏塔

下载PDF 职称材料

跨声速气动参数在线辨识方法研究 被引量：14

7

作者 余舜京 程艳青 钱炜祺 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1211-1216,共6页

以增广扩展卡尔曼滤波作为在线辨识工具,对再入体跨声速区的气动参数在线辨识方法展开研究。系统分析了增广扩展卡尔曼滤波对状态和参数联合辨识效果,发现缓变气动参数辨识效果良好,但气动参数变化剧烈时辨识结果有较大偏差,为克服这一... 以增广扩展卡尔曼滤波作为在线辨识工具,对再入体跨声速区的气动参数在线辨识方法展开研究。系统分析了增广扩展卡尔曼滤波对状态和参数联合辨识效果,发现缓变气动参数辨识效果良好,但气动参数变化剧烈时辨识结果有较大偏差,为克服这一缺点,将强跟踪思想引入到一般的增广扩展卡尔曼滤波器中。通过仿真表明,强跟踪增广扩展卡尔曼滤波器可以有效克服一般增广扩展卡尔曼滤波在参数变化较大时估计误差较大的缺点。 展开更多

关键词 增广扩展卡尔曼滤波 强跟踪滤波 在线辨识

下载PDF 职称材料

一种基于增广EKF的移动机器人SLAM方法 被引量：6

8

作者 肖雄 李旦 +1 位作者 陈锡锻 李刚 《机电工程》 CAS 2014年第1期109-113,共5页

针对移动机器人同步定位与地图构建(SLAM)过程中系统测程法误差累积问题,采用测程法误差模型和车轮速度误差模型的映像关系,结合增广扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法结构和实际机器人模型,提出了一种有效提高定位精度的SLAM方法。将机器人速... 针对移动机器人同步定位与地图构建(SLAM)过程中系统测程法误差累积问题,采用测程法误差模型和车轮速度误差模型的映像关系,结合增广扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法结构和实际机器人模型,提出了一种有效提高定位精度的SLAM方法。将机器人速度校正参数附加到卡尔曼滤波算法的向量空间中,以形成增广状态空间,同时预测和更新了SLAM初始状态空间和速度校正参数,笔者在线实时修正机器人的速度和航向角,避免积累航向角误差,从而降低了测程法误差。基于均方根误差和归一化估计方差进行了仿真实验分析,研究结果表明:与EKF-SLAM相比,所提出的方法具有更好的估计性能,使算法保持良好的一致性,大幅度提高了机器人自身定位精度和路标估计准确度。 展开更多

关键词 增广扩展卡尔曼滤波 同步定位与地图构建 测程法误差 均方根误差 归一化误差 simultaneous localization and mapping(SLAM)

下载PDF 职称材料

基于AEKF的直升机在线系统辨识及仿真验证

9

作者 聂博文 李国强 +2 位作者 靳秋硕 张卫国 章贵川 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2024年第3期19-25,共7页

针对直升机飞行动力学建模面临桨叶动态挥舞、旋翼动态入流和旋翼/机身干扰等复杂难题而导致置信度不高的问题开展了研究。首先,针对常规布局直升机,建立了非线性动力学模型,获得了配平点处的线性化模型。然后,采用增广扩展卡尔曼滤波(A... 针对直升机飞行动力学建模面临桨叶动态挥舞、旋翼动态入流和旋翼/机身干扰等复杂难题而导致置信度不高的问题开展了研究。首先,针对常规布局直升机,建立了非线性动力学模型,获得了配平点处的线性化模型。然后,采用增广扩展卡尔曼滤波(AEKF)方法,通过多正弦正交激励,在线辨识获得了状态空间方程模型,初步验证了在线辨识方法的有效性。最后,在同一配平点处,向非线性模型和系统辨识模型施加相同的对偶方波激励,对比两种模型的响应历程。结果表明,基于AEKF的直升机在线辨识模型具有良好的置信度。 展开更多

关键词 飞行动力学 在线辨识 增广扩展卡尔曼滤波 飞行仿真

原文传递

加性噪声下增广容积卡尔曼滤波及其目标跟踪应用 被引量：2

10

作者 刘江 叶松庆 《计算机应用与软件》 2017年第3期136-141,共6页

传统容积卡尔曼滤波(CKF)有良好的滤波精度和较低的计算复杂度,使其广泛被应用于目标跟踪系统。但在高维非线性和波动性大的目标跟踪系统中,3阶和高阶CKF分别存在滤波精度不足和稳定性低的问题。为提高CKF的滤波精度并保证稳定性,讨论... 传统容积卡尔曼滤波(CKF)有良好的滤波精度和较低的计算复杂度,使其广泛被应用于目标跟踪系统。但在高维非线性和波动性大的目标跟踪系统中,3阶和高阶CKF分别存在滤波精度不足和稳定性低的问题。为提高CKF的滤波精度并保证稳定性,讨论和给出加性噪声下的增广容积卡尔曼滤波(ACKF)。在仿真中,将CKF、UKF和ACKF应用于5维高非线性目标跟踪,并分析比较三者的目标跟踪性能。研究结果表明,在高维非线性目标跟踪系统中,3阶ACKF可以获得更好目标跟踪精度和稳定性,以及可接受的计算复杂度。 展开更多

关键词 目标跟踪 增广容积卡尔曼滤波 非线性滤波 加性噪声

下载PDF 职称材料

一类参数不确定非线性系统的故障检测与重构 被引量：2

11

作者 王俭臣 齐晓慧 单甘霖 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期155-162,共8页

飞行器在全包络上表现出明显的气动参数不确定性,以某无人机纵向模型为研究对象,提出一种不确定参数在线估计的自适应观测器故障重构方法。首先,将系统状态方程描述为一类带时变参数的仿射非线性结构,在参数增广系统能观性分析基础上,... 飞行器在全包络上表现出明显的气动参数不确定性,以某无人机纵向模型为研究对象,提出一种不确定参数在线估计的自适应观测器故障重构方法。首先,将系统状态方程描述为一类带时变参数的仿射非线性结构,在参数增广系统能观性分析基础上,采用增广容积卡尔曼滤波(augmented cubature Kalman filter,ACKF)算法实现气动参数在线估计,以克服鲁棒性死区故障检测方法的保守性,提高检测灵敏度。其次,将所估计参数用于自适应观测器设计,由于Lie导数分析方法保证了对象系统的能观性,故系统不必满足文献方法中的特定规范形式;在此基础上,给出了故障检测自适应阈值和故障参数调节律,并分析了估计误差的收敛性。仿真实验表明了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 纵向模型 参数不确定性 故障重构 增广容积卡尔曼滤波 自适应观测器

下载PDF 职称材料

基于AEKF的永磁直线同步电机速度和位置估计算法 被引量：29

12

作者 陆华才 徐月同 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第33期90-94,共5页

为实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)进给系统的无位置传感器控制,必须估计出电机的速度和磁极位置。提出一种通过电机端电流和端电压估计PMLSM速度和位置的方法——状态增广的扩展卡尔曼滤波(sta... 为实现永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)进给系统的无位置传感器控制,必须估计出电机的速度和磁极位置。提出一种通过电机端电流和端电压估计PMLSM速度和位置的方法——状态增广的扩展卡尔曼滤波(state augmented extended Kalman filter,AEKF)估计方法。该方法将电阻参数作为状态变量,通过扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)估计方法对电机速度、磁极位置和电阻值同时进行估计,从而降低了电阻参数对估计结果的影响。实验表明,AEKF估计方法可以准确地估计电机速度和位置,基于AEKF的PMLSM进给系统无位置传感器控制具有良好的动态响应特性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 无位置传感器控制 增广型扩展卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

永磁直线同步电机全速无位置传感器控制 被引量：9

13

作者 陆华才 提娟 +1 位作者 高文根 陈其工 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期92-96,103,共6页

针对永磁直线同步电机无位置传感器控制时,单一的位置估计算法难以在宽范围内精确估计动子速度和位置信号的问题,为了进一步适应直线电机往复运动、速度变化范围大的特点,提出了高频信号注入法和增广扩展卡尔曼滤波算法复合的估计算法... 针对永磁直线同步电机无位置传感器控制时,单一的位置估计算法难以在宽范围内精确估计动子速度和位置信号的问题,为了进一步适应直线电机往复运动、速度变化范围大的特点,提出了高频信号注入法和增广扩展卡尔曼滤波算法复合的估计算法。在起动和低速时采用高频信号注入法,在中高速时采用增广扩展卡尔曼滤波法,在过渡区域采用高频信号注入法和增广扩展卡尔曼滤波算法融合的方法,实现从零速到高速全速范围内高精确度无位置传感器控制。仿真和实验结果表明,基于该复合算法的无位置传感器控制系统在全速范围内都具有良好的动态响应特性。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机 无位置传感器控制 高频信号注入 增广扩展卡尔曼滤波法 全速

下载PDF 职称材料

基于气动参数辨识的飞控系统传感器故障估计 被引量：5

14

作者 王俭臣 齐晓慧 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期103-110,共8页

气动参数的不确定性使得飞行器表现出明显的模型时变特点,此类系统的故障诊断问题是一个难点。以无人机纵向运动为研究对象,提出一种基于气动参数辨识和迭代学习的传感器故障估计方案。将增广容积卡尔曼滤波(ACKF)算法用于气动参数估计... 气动参数的不确定性使得飞行器表现出明显的模型时变特点,此类系统的故障诊断问题是一个难点。以无人机纵向运动为研究对象,提出一种基于气动参数辨识和迭代学习的传感器故障估计方案。将增广容积卡尔曼滤波(ACKF)算法用于气动参数估计,实现飞机模型的在线辨识。故障一旦发生,将辨识得到的气动参数用于局部包络建模,并利用迭代学习算法构造传感器故障估计器。此外,为提高故障的迭代收敛速度,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)思想的迭代学习算法。故障仿真实验表明了所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 控制科学与技术 传感器故障 飞行控制系统 气动参数 增广容积卡尔曼滤波器 迭代学习 扩张状态观测器

下载PDF 职称材料

永磁同步直线电机低速域无位置传感器控制 被引量：3

15

作者 杨春雨 马婷婷 +1 位作者 周林娜 许瑞琪 《微特电机》 2018年第9期59-62,67,共5页

永磁同步直线电机无位置传感器控制系统在低速域的速度和位置估计易受电机端部效应和电机参数变化的影响。利用高频脉动电流注入法提取含有位置信号的误差,并通过增广扩展卡尔曼滤波器(AEKF)进行滤波,获得电机速度和位置估计值,同时对... 永磁同步直线电机无位置传感器控制系统在低速域的速度和位置估计易受电机端部效应和电机参数变化的影响。利用高频脉动电流注入法提取含有位置信号的误差,并通过增广扩展卡尔曼滤波器(AEKF)进行滤波,获得电机速度和位置估计值,同时对电机参数进行辨识,能有效削弱端部效应和电机参数变化带来的影响,降低估计误差。仿真结果表明了该方法的优越性和可行性。 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 无传感器控制 高频脉动电流注入法 增广扩展卡尔曼滤波器

下载PDF 职称材料