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自适应高阶容积H∞滤波算法在目标跟踪中的应用 预览
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作者 张丹威 王晓东 +1 位作者 黄国勇 包俊 《化工自动化及仪表》 CAS 2019年第5期333-339,共7页
为了改善传统容积卡尔曼滤波器(CKF)的滤波性能,将高阶容积卡尔曼滤波算法与非线性H∞鲁棒滤波算法相结合,提出一种自适应高阶容积H∞滤波算法(AHCHF)。该算法引入数值稳定性更强的奇异值分解方法(SVD)替换传统的Cholesky分解;同时将H... 为了改善传统容积卡尔曼滤波器(CKF)的滤波性能,将高阶容积卡尔曼滤波算法与非线性H∞鲁棒滤波算法相结合,提出一种自适应高阶容积H∞滤波算法(AHCHF)。该算法引入数值稳定性更强的奇异值分解方法(SVD)替换传统的Cholesky分解;同时将H∞鲁棒滤波的思想应用于高阶容积卡尔曼滤波;并基于新息与约束水平反比的关系,对约束水平γ值进行自适应选取,兼顾了滤波精度和系统的鲁棒性。仿真结果表明:相比于传统CKF算法和高阶CKF算法,AHCHF算法具有更高的滤波精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 高阶容积卡尔曼滤波 H滤波 自适应 目标跟踪 滤波精度 鲁棒性
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一种自适应H∞滤波的运动学约束惯性导航方法 预览
2
作者 程向红 赵莹 田芸 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期295-300,共6页
纯捷联惯性导航系统的精度主要受限于传感器精度,为了在固有的传感器精度上进一步提高纯捷联惯性系统导航精度,提出了一种基于自适应H∞滤波的运动学约束辅助惯性导航算法。利用运动约束条件,将载体系中的侧向和上向速度作为量测量,将... 纯捷联惯性导航系统的精度主要受限于传感器精度,为了在固有的传感器精度上进一步提高纯捷联惯性系统导航精度,提出了一种基于自适应H∞滤波的运动学约束辅助惯性导航算法。利用运动约束条件,将载体系中的侧向和上向速度作为量测量,将纯捷联惯性导航系统输出的姿态误差、速度误差及传感器误差作为状态量,采用一种能够自动调节滤波器参数的自适应H∞滤波方法以提高系统性能。实验结果表明,所提出的自适应H∞滤波运动学约束算法与无约束纯惯导算法相比能够提高23.7%~81%的定位精度,与无自适应H∞滤波运动学约束算法相比能够提高16.3%~62.2%的定位精度。 展开更多
关键词 惯性导航 自适应算法 H滤波 运动学约束
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基于轨道约束H∞滤波的北斗辅助列车定位算法研究 预览
3
作者 王鹏飞 李卫东 初宪武 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期812-818,共7页
针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H∞滤波算法。以模糊自适应“当前”统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与... 针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H∞滤波算法。以模糊自适应“当前”统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H∞滤波器结合实现轨道约束H∞滤波算法。通过仿真对比分析H∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。 展开更多
关键词 轨道约束 H滤波 北斗卫星导航系统 列车定位
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具有Markov跳变参数的切削系统鲁棒H∞滤波 预览
4
作者 潘颖 《大庆师范学院学报》 2019年第3期28-32,共5页
切削系统是一个复杂的动态系统。在切削过程中,刀具与工件之间存在颤振现象,切削角度受到外界随机干扰的影响而发生实时变化,降低了系统的控制精度。针对实际变速切削工程,分析切削厚度对切削力的影响,以切削角度为跳变参数,考虑建模误... 切削系统是一个复杂的动态系统。在切削过程中,刀具与工件之间存在颤振现象,切削角度受到外界随机干扰的影响而发生实时变化,降低了系统的控制精度。针对实际变速切削工程,分析切削厚度对切削力的影响,以切削角度为跳变参数,考虑建模误差,得到不确定时变时滞Markov跳变模型,并设计了鲁棒H∞滤波器,进一步将滤波问题转化为线性矩阵不等式的凸优化求解问题。仿真实例验证了所提方法的可行性。 展开更多
关键词 H滤波 切削系统 Markov跳变模型 时变时滞 线性矩阵不等式
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H∞鲁棒自适应CKF算法在组合导航中的应用 预览
5
作者 梁新宇 吴建德 +1 位作者 黄国勇 孙磊 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第9期251-256,共6页
针对组合导航系统状态模型及噪声统计特性不确定的情况下,标准容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)算法鲁棒性差,导致滤波精度下降甚至出现滤波发散的问题,提出一种H∞鲁棒自适应CKF算法。该算法基于标准的三阶CKF算法理论框架... 针对组合导航系统状态模型及噪声统计特性不确定的情况下,标准容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)算法鲁棒性差,导致滤波精度下降甚至出现滤波发散的问题,提出一种H∞鲁棒自适应CKF算法。该算法基于标准的三阶CKF算法理论框架,在观测方程为线性的条件下,对其量测更新进行了简化,并引入数值稳定性较强的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)对系统状态协方差阵进行分解迭代,改善了计算的数值稳定性;在系统状态协方差阵更新过程中引入H∞滤波思想,并基于矩阵不等式的理论,对其约束条件γ进行了自适应选取,进一步改善了滤波的稳定性,提高了系统的鲁棒性。将该算法用于GNSS/INS组合导航的数值仿真实验,结果验证了该算法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 奇异值分解 简化的容积卡尔曼滤波 H滤波 自适应优化 GNSS/INS组合导航
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基于事件触发和网络攻击的负荷频率控制电力系统H∞滤波器设计
6
作者 刘金良 顾媛媛 费树岷 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2018年第10期1348-1363,共16页
本文研究了基于事件触发和网络攻击的负荷频率控制电力系统H∞滤波器设计问题.为了节约网络传输带宽资源,本文引入事件触发机制降低负荷频率控制电力系统测量输出的传输量.考虑网络环境下随机网络攻击的影响,建立基于事件触发和网... 本文研究了基于事件触发和网络攻击的负荷频率控制电力系统H∞滤波器设计问题.为了节约网络传输带宽资源,本文引入事件触发机制降低负荷频率控制电力系统测量输出的传输量.考虑网络环境下随机网络攻击的影响,建立基于事件触发和网络攻击的负荷频率控制电力系统H∞滤波误差模型.基于此滤波误差模型,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术分别给出了负荷频率控制电力系统均方渐近稳定的充分性条件和H∞滤波器设计方法,最后通过仿真算例验证本文所提H∞滤波器设计方法的有效性. 展开更多
关键词 电力系统 事件触发 网络攻击 H滤波 网络化控制系统
故障信号随机发生的故障依赖检测方法 预览
7
作者 王国良 伊成龙 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2018年第2期71-79,共9页
主要研究一类具有随机故障发生的离散时间系统的故障检测问题,提出了一种故障依赖方法。首先构建一种数学模型来描述上述问题,将故障信号的特征转化为含有不确定性的矩阵。通过构造一个故障检测滤波器作为残差发生器,将故障检测与隔离... 主要研究一类具有随机故障发生的离散时间系统的故障检测问题,提出了一种故障依赖方法。首先构建一种数学模型来描述上述问题,将故障信号的特征转化为含有不确定性的矩阵。通过构造一个故障检测滤波器作为残差发生器,将故障检测与隔离问题转化为H∞滤波问题。基于所建立的模型,通过采用故障依赖的方法对H∞性能进行分析,选用参数依赖的李雅普诺夫函数进行处理。在此基础上,以线性矩阵不等式的形式给出故障检测滤波器的存在条件。最后通过实例验证理论结果的有效性和实用性。 展开更多
关键词 故障检测与隔离 故障依赖方法 随机故障 H滤波 线性矩阵不等式
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不确定线性时滞切换系统鲁棒H∞滤波设计 预览 被引量:1
8
作者 刘玉忠 冯岩 《沈阳师范大学学报:自然科学版》 CAS 2018年第1期31-40,共10页
研究带有不确定线性时滞切换系统的稳定性,并对其设计具有H∞性能指标的滤波器问题。根据参数不确定的线性切换系统,来设计切换系统滤波器结构,并设计分段Lyapunov函数,再结合Lyapunov稳定性原理,引入积分不等式方法,验证所设计的不确... 研究带有不确定线性时滞切换系统的稳定性,并对其设计具有H∞性能指标的滤波器问题。根据参数不确定的线性切换系统,来设计切换系统滤波器结构,并设计分段Lyapunov函数,再结合Lyapunov稳定性原理,引入积分不等式方法,验证所设计的不确定线性时滞增广滤波误差切换系统是稳定的,并且具有H∞性能水平。进一步提出了切换系统的鲁棒H∞滤波器设计方法。此外,再结合线性矩阵不等式(LMI)办法来求解H∞滤波器设计问题,将问题归结为线性矩阵不等式,以便利用Matlab工具箱求解并验证结果的有效性。最后,解决处理系统的不确定部分。较少的决策变量和较多的计算使所得到的结果具有较小的保守性。 展开更多
关键词 H滤波 时滞切换系统 不确定 分段LYAPUNOV函数 线性矩阵不等式(LMI)
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基于H∞算法的飞机机翼结冰气动参数辨识
9
作者 丁娣 车竞 +1 位作者 钱炜祺 汪清 《航空学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期66-77,共12页
针对国内大型飞机结冰防护需求,开展针对大型结冰研究样机的H∞算法参数辨识结冰探测研究。首先通过参数调节选取一组合适的H∞算法参数,利用考虑测量噪声的结冰研究样机飞行仿真数据验证H∞算法的辨识能力,由结果对比发现辨识算法能够... 针对国内大型飞机结冰防护需求,开展针对大型结冰研究样机的H∞算法参数辨识结冰探测研究。首先通过参数调节选取一组合适的H∞算法参数,利用考虑测量噪声的结冰研究样机飞行仿真数据验证H∞算法的辨识能力,由结果对比发现辨识算法能够跟踪飞机气动导数随结冰累积过程的变化趋势,辨识精度较高,其最大归一化平方根(RMS)误差仅为真值的11%;分析了H∞算法对81种不同结冰累积过程的辨识能力,通过结果分析发现结冰累积时间较长且结冰速度较慢的情况辨识效果较差,结冰累积时间在100~300s之间辨识精度较高;最后利用蒙特卡罗仿真分析了不同测量噪声大小对H∞算法辨识精度和跟踪延时的影响,给出了3个纵向气动导数在随机误差影响下的辨识误差和跟踪延时的统计结果,发现在给定噪声标准差变化范围内,升力和俯仰力矩关于迎角的导数能够得到较为准确的辨识结果,二者的归一化平方根误差均值仅为各自真值的1.8%和4%,其预报延时均值最大仅为3s和9.5s。 展开更多
关键词 H滤波 飞机结冰探测 结冰累积过程 测量噪声 参数辨识
中立时变时滞系统的稳定性与H∞滤波器设计 预览
10
作者 薛丽娟 张宝琳 《中国计量大学学报》 2018年第1期95-104,共10页
研究一类中立时变时滞系统的稳定性和 H∞ 滤波器设计问题.通过构建一个新的李雅普诺夫泛函,采用新的积分不等式方法和交互式凸组合方法,得到了该中立时变时滞系统线性矩阵不等式形式的稳定性判据,给出了中立时变时滞系统 H∞ 滤波... 研究一类中立时变时滞系统的稳定性和 H∞ 滤波器设计问题.通过构建一个新的李雅普诺夫泛函,采用新的积分不等式方法和交互式凸组合方法,得到了该中立时变时滞系统线性矩阵不等式形式的稳定性判据,给出了中立时变时滞系统 H∞ 滤波器的设计方法.仿真实例表明,采用提出的上述方法得到的结果具有更小的保守性,且所设计的中立时变时滞系统 H∞滤波器是有效的. 展开更多
关键词 中立系统 H滤波 中立时变时滞系统 线性矩阵不等式
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基于H∞滤波的无序量测更新算法 预览 被引量:1
11
作者 赵凯 胡建旺 吉兵 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2017年第2期159-162,共4页
在目标跟踪系统中,传感器量测因通信延迟无序地到达融合中心,产生无序量测融合问题。针对此问题,将H∞滤波作为基础滤波算法,提出了一种可处理单步或多步延迟无序量测的新算法。新算法借鉴有序滤波思想,利用等价量测来代替无序量... 在目标跟踪系统中,传感器量测因通信延迟无序地到达融合中心,产生无序量测融合问题。针对此问题,将H∞滤波作为基础滤波算法,提出了一种可处理单步或多步延迟无序量测的新算法。新算法借鉴有序滤波思想,利用等价量测来代替无序量测发生时刻后的量测序列,然后从该时刻起利用无序量测和等价量测进行有序更新。仿真实验表明,新算法相比于传统算法有更高的滤波精度,尤其在系统模型误差较大时仍有良好的滤波效果。 展开更多
关键词 无序量测 H滤波 等价量测 有序滤波
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一种基于鲁棒性的计算机视觉目标跟踪算法 预览
12
作者 王秉 《内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版》 北大核心 2017年第3期442-446,共5页
为解决由于大面积遮挡引起的观测模型噪声协方差增大、滤波精度和稳定性降低的问题,提出了一种有效的鲁棒遮挡视频目标跟踪方法.首先,提出了一种适应于噪声统计特性未知的无迹扩展H_∞滤波方法,将UT变换引入到适用于噪声统计特性未知的... 为解决由于大面积遮挡引起的观测模型噪声协方差增大、滤波精度和稳定性降低的问题,提出了一种有效的鲁棒遮挡视频目标跟踪方法.首先,提出了一种适应于噪声统计特性未知的无迹扩展H_∞滤波方法,将UT变换引入到适用于噪声统计特性未知的扩展H_∞滤波中取代复杂的雅克比矩阵计算,并采用生成的无迹扩展H_∞滤波优化重要性概率密度函数;然后,将遮挡引起的目标模型的变化看作是观测噪声统计特性的变化,在PF的框架内建立目标状态估计与噪声统计特性之间的关系,将粒子预测值和基于当前观测信息的估计值进行权重求和处理,通过状态和观测模型的噪声协方差自适应调整权值大小来克服遮挡情况下目标观测信息的失效问题.最后,给出了具体实现步骤.实验结果表明,该方法具有较好的跟踪精度和稳定性,即使在大面积遮挡情况下,对粒子的更新概率仍然保持在90%左右. 展开更多
关键词 视频跟踪 粒子滤波 H滤波 噪声统计特性 UT变换
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采用柯西分解降噪的目标跟踪方法 预览
13
作者 程志辉 黄宇 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2017年第17期41-46,共6页
提升噪声干扰情况下的目标跟踪精度,提出了一种柯西分解改进的无迹H∞滤波方法。采用UT变换代替传统的泰勒级数线性近似截断处理,降低近似截断误差,提升处理非线性系统的能力;对目标状态的协方差矩阵均方根进行柯西分解,采用对角... 提升噪声干扰情况下的目标跟踪精度,提出了一种柯西分解改进的无迹H∞滤波方法。采用UT变换代替传统的泰勒级数线性近似截断处理,降低近似截断误差,提升处理非线性系统的能力;对目标状态的协方差矩阵均方根进行柯西分解,采用对角元素求解,降低了观测噪声的扰动误差对滤波估计精度的影响。仿真结果表明,所提方法明显提升了不同噪声统计特性情况下的跟踪精度和稳定性。 展开更多
关键词 目标跟踪 噪声统计特性 无迹变换 柯西分解 H滤波
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带有时滞和非线性扰动的中立系统的H_∞滤波设计 预览
14
作者 党胜超 苏亚坤 《沈阳师范大学学报:自然科学版》 CAS 2017年第1期55-60,共6页
主要讨论带有混合时滞和非线性扰动的不确定中立型系统的H∞滤波设计问题。基于带有混合时滞和非线性扰动,构造了新颖的李雅普诺夫泛函,继而得到了一个新的中立型系统鲁棒稳定的延迟相关条件。通过采用线性矩阵不等式、Lyapunov稳定性... 主要讨论带有混合时滞和非线性扰动的不确定中立型系统的H∞滤波设计问题。基于带有混合时滞和非线性扰动,构造了新颖的李雅普诺夫泛函,继而得到了一个新的中立型系统鲁棒稳定的延迟相关条件。通过采用线性矩阵不等式、Lyapunov稳定性理论及凸组合方法获得了具有更小保守性的结果。在满足H∞性能指标条件下,提出了一些新的滤波器存在的充分条件,使得滤波误差系统是渐近稳定的。为了方便使用MATLAB软件解答,将结果用线性矩阵不等式的形式给出,利用LMI工具箱进行求解,最后得到相应数据。和已有的文献相比,该方法得到的判据具有较小保守性。最后通过数值例子验证了该方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 中立型系统 不确定项 H滤波 依赖延迟 非线性扰动 线性矩阵不等式
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非线性中立随机跳变系统的鲁棒H∞滤波 预览
15
作者 张莉 华民刚 程亚玲 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2017年第2期200-208,共9页
研究了非线性中立随机时滞马尔科夫跳变系统的鲁棒H∞滤波问题,该系统在状态向量和测量输出中都含有非线性扇形扰动。通过构造合适的Lyapunov函数,并结合线性矩阵不等式技术,使其滤波误差动态系统满足随机稳定性和一定的H∞性能指标。最... 研究了非线性中立随机时滞马尔科夫跳变系统的鲁棒H∞滤波问题,该系统在状态向量和测量输出中都含有非线性扇形扰动。通过构造合适的Lyapunov函数,并结合线性矩阵不等式技术,使其滤波误差动态系统满足随机稳定性和一定的H∞性能指标。最后,利用Matlab的LMI工具箱进行数值仿真,求取相应的状态响应和输出响应曲线。数值算例结果表明本文方法降低了鲁棒H∞滤波的保守性,从而验证了本文方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 H滤波 随机系统 马尔科夫跳变 LYAPUNOV函数
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具有分布式时滞与一步随机时滞系统的H_∞滤波 预览
16
作者 赵忠义 邹磊 宋保业 《山东科技大学学报:自然科学版》 CAS 2017年第4期101-107,共7页
研究了一类具有分布式时滞与一步随机时滞的网络化系统的H_∞滤波问题。系统的测量数据在传输时会发生一步随机时滞现象,该现象发生概率服从伯努利分布。针对这类系统,设计了一类特殊的H_∞滤波器。利用随机分析结合李亚普诺夫稳定性理... 研究了一类具有分布式时滞与一步随机时滞的网络化系统的H_∞滤波问题。系统的测量数据在传输时会发生一步随机时滞现象,该现象发生概率服从伯努利分布。针对这类系统,设计了一类特殊的H_∞滤波器。利用随机分析结合李亚普诺夫稳定性理论,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能的一个充分条件,并利用线性矩阵不等式方法给出了所需H_∞滤波器参数的显示表达。最后通过仿真算例验证了所提理论的有效性。 展开更多
关键词 网络化系统 分布式时滞 随机时滞 H滤波 线性矩阵不等式
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网络诱导的测量信息丢失与多重时滞离散系统的H∞滤波 预览
17
作者 车艳 舒慧生 《贵州大学学报:自然科学版》 2017年第3期53-57,共5页
文章阐述了一类网络诱导的测量信息丢失、多重时滞、随机离散非线性系统的H∞滤波问题。采用Lyapunov稳定理论和矩阵技术,取得了系统在均方意义下的指数稳定的充分条件,并给出滤波器的设计过程。最后,通过数值例子说明了文章结论的有效性。
关键词 网络诱导复杂性 测量数据丢失 多重时延 H滤波 随机非线性系统
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通信受限不确定Delta算子网络系统H∞滤波 预览 被引量:1
18
作者 张端金 高晓蓓 《系统工程与电子技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期1864-1870,共7页
研究了一类基于Delta算子的通信受限条件下参数不确定网络系统H∞滤波问题。在通信受限条件下,采用通信序列对网络控制系统进行分析,构建Delta算子描述的不确定系统滤波误差模型。利用线性矩阵不等式和Lyapunov-Krasovskii泛函提出滤波... 研究了一类基于Delta算子的通信受限条件下参数不确定网络系统H∞滤波问题。在通信受限条件下,采用通信序列对网络控制系统进行分析,构建Delta算子描述的不确定系统滤波误差模型。利用线性矩阵不等式和Lyapunov-Krasovskii泛函提出滤波误差系统渐近稳定的充分条件,证明了系统的H∞性能,并给出滤波器的设计方法。数值仿真结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 不确定系统 H滤波 通信受限 DELTA算子
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具有分布时滞和随机测量数据丢失的离散切换系统H∞滤波 被引量:1
19
作者 李艳辉 柳桐 《控制与决策》 CSCD 北大核心 2017年第8期1486-1492,共7页
由于传感器间接失效、信号带宽限制等原因,测量数据丢失和分布时滞成为无线传感器网络中的常见现象,若不能有效地考虑这些现象对系统的影响,则无法保证系统的性能.为此,针对一类具有分布时滞和随机测量数据丢失的离散切换系统研究H∞滤... 由于传感器间接失效、信号带宽限制等原因,测量数据丢失和分布时滞成为无线传感器网络中的常见现象,若不能有效地考虑这些现象对系统的影响,则无法保证系统的性能.为此,针对一类具有分布时滞和随机测量数据丢失的离散切换系统研究H∞滤波问题,采用已知概率的Bernoulli随机序列描述测量数据丢失,构造Lyapunov-krasorskii函数,基于平均驻留时间法和LMI技术提出保证滤波误差系统均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件.数值仿真验证了所提出方法的可行性. 展开更多
关键词 离散切换系统 分布时滞 测量数据丢失 H滤波
考虑内阻时变特性的电池状态估计方法 预览
20
作者 程志辉 黄宇 《计算机测量与控制》 2016年第11期158-162,共5页
为解决锂离子电池欧姆内阻随温度变化特性对电池状态估计精度的影响,提出了一种考虑内阻时变特性的两步无迹H∞滤波锂电池状态估计方法;该方法首先分析了锂离子电池常用物理模型,并在此基础上对锂离子电池和内阻抗进行分开建模,在电... 为解决锂离子电池欧姆内阻随温度变化特性对电池状态估计精度的影响,提出了一种考虑内阻时变特性的两步无迹H∞滤波锂电池状态估计方法;该方法首先分析了锂离子电池常用物理模型,并在此基础上对锂离子电池和内阻抗进行分开建模,在电池Thevenin模型的基础上构建内阻抗预测模型,实时修正模型参量;接着,在扩展H∞滤波框架内实现电池状态的滤波估计,并采用无迹变换取代泰勒级数近似截断处理,有效降低了截断近似误差和测量噪声对估计精度的扰动;最后,在实验室环境下对电池进行充放电实验,分别针对降温和升温情况下的内阻值及电池端电压的估计进行了详细的实验分析;实验结果表明,同传统的估计方法相比,该算法明显提升了不同环境下电池荷电状态的估计精度,具有较好的应用价值。 展开更多
关键词 电池状态估计 H滤波 无迹变换 荷电状态
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