非线性系统传感器偏差的自适应故障检测与分离方法

针对一类具有模型不确定性且状态部分可测的非线性系统,提出了一种基于鲁棒自适应技术的传感器偏差故障检测与分离方法。所提出的故障检测与分离方法是由一个故障检测估计器和一组故障分离估计器完成的,其中每一个故障分离估计器对应一种类型的传感器偏差故障。对于某一故障分离估计器如果它的的输出估计误差中至少一项的绝对值超过相应的自适应阈值,则这个故障发生的可能性被排除,即可分离故障。在系统存在模型不确定性和状态部分可测的情况下,应用自适应技术来估计未知的传感器偏差故障并分析了故障分离器的稳定性。仿真算例证明了所提出的鲁棒自适应故障检测与分离方法的有效性。

带未知丢失观测率和传感器偏差的多传感器AR模型融合辨识

研究了带未知丢失观测率和传感器偏差的多传感器(Autoregressive,AR)模型融合辨识问题。采用一组伯努利随机变量描述观测丢失现象。选取递推增广最小二乘(Recursive extend least squares,RELS)算法,对未知的AR模型参数和未知的传感器偏差进行在线辨识。应用矩阵加权线性无偏最小方差最优融合估计准则得到AR模型参数的融合估计。通过AR模型与状态空间模型之间的转换和相关函数获得各传感器观测收到率和观测噪声方差估计值。仿真例子验证了此算法的有效性。

基于平方根容积卡尔曼滤波的目标状态与传感器偏差扩维联合估计算法

针对传感器存在系统偏差条件下的三维目标跟踪问题,基于高斯求积规则与三阶球面-径向容积规则,设计了基于平方根容积卡尔曼滤波的目标状态与传感器系统偏差扩维联合估计算法(Augmented state squared-root cubature Kalman filter,ASSRCKF)。仿真分析表明,ASSRCKF不仅避免了扩维扩展卡尔曼滤波算法因模型线性化误差易导致滤波发散的问题,且克服了扩维不敏卡尔曼滤波算法在高维系统中数值不稳定的缺点,算法实时性好,能更加有效地解决带有系统误差的非线性状态估计问题。

基于NO_(x)传感器偏差的SCR自适应功能研究

选择性催化还原(SCR)尿素喷射控制和SCR自适应修正都依赖于氮氧化物(NO_(x))传感器的测量精度,如果NO_(x)传感器测量发生偏差,就会导致尿素喷射量出现偏差,进而影响NO_(x)排放。将5组不同偏差的NO_(x)传感器进行组合,测量并分析NO_(x)传感器偏差对NO_(x)排放及SCR自适应后尿素喷射的影响。结果表明,当后处理器上下游NO_(x)传感器都是高精度传感器时,SCR自适应不修正尿素喷射;当后处理器上下游NO_(x)传感器均为上偏差或者下偏差的NO_(x)传感器时,SCR自适应可以将尿素喷射偏差减小;当后处理器上下游NO_(x)传感器分别为上偏差和下偏差传感器或者下偏差和上偏差传感器时,SCR自适应将尿素喷射量偏差往上游NO_(x)传感器偏差的相反方向进行修正,从而减小尿素喷射偏差。

基于RBF神经网络与扩张UKF算法的锂离子电池SOC 与传感器偏差协同估计

电池管理系统用来保证锂离子电池安全有效地运行,电池的荷电状态(SOC)是其监测的关键参数之一。传统无迹卡尔曼滤波(UKF)可以实现SOC的准确估计,但无法处理传感器偏差存在的情况。针对此问题,提出一种基于径向基(RBF)神经网络与扩张UKF算法相结合的锂离子电池SOC与传感器偏差协同估计的方法,建立电池SOC的RBF神经网络模型并进行训练与验证。基于确定的模型,在传统UKF(SOC为内部状态)的基础上,将传感器偏差设置为扩张状态进入UKF状态空间模型,设计扩张UKF。实验结果表明:在传感器偏差存在情况下,与传统UKF相比,提出的扩张UKF能同时实现SOC和传感器偏差的高精度估计。

带衰减观测和随机传感器偏差的多传感器AR信号融合辨识与估计

研究了带衰减观测和随机传感器偏差的多传感器AR信号融合辨识与估计问题.首先,将AR模型转换为状态空间模型,将状态和传感器偏差进行增广得到一个等价的状态空间模型,给出了当系统模型精确已知下的最优滤波算法.然后,当AR信号参数、衰减观测随机变量的数学期望和方差未知时,提出了两段辨识算法.第一段采用递推增广最小二乘法(RELS)得到AR信号参数的局部估值,并利用按矩阵加权线性无偏最小方差最优估计准则得到AR信号参数的融合估值.第二段利用相关函数得到虚拟观测噪声方差、衰减观测随机变量的数学期望和方差的估值.最后,将每时刻辨识的未知参数代入最优滤波算法中,获得分布式加权自校正融合滤波算法.分析了算法的收敛性.仿真验证了算法的有效性.

采用熵函数法的多传感器空间配准算法的研究

针对传感器空间配准问题,提出了一种基于滑窗法的极小化极大熵函数的传感器空间配准算法。该算法使用熵函数作为优化准则,根据传感器的量测模型推导出关于传感器系统偏差的目标函数,然后借助极大熵函数的思想,将目标函数的绝对值转化为对应的极大熵函数,并且使用拟牛顿法求得的极大熵函数的解作为传感器系统偏差的估计值。在单目标跟踪场景和多目标跟踪场景下,与传统传感器空间配准算法在相同的仿真条件下进行对比,仿真结果表明,所提算法能够有效地提高传感器距离量测和角度量测系统偏差的估计精度,从而实现高精度的空间目标跟踪。

电磁层析成像传感器位置误差对检测相位影响研究

电磁层析成像技术(Electromagnetic Tomography,EMT)具有连续监测、非侵入性、无辐射、成本低的优点,近年来,在过程层析成像中具有一定的潜在应用价值。研究表明,检测传感器信号相位的灵敏度比幅值灵敏度要高,通常采用检测相位的方法来分析被测物体电导率、空间分布。为了深入了解测量系统本身存在的安装误差对检测相位的影响,进而优化测量系统,提高相位检测的精度,运用多物场耦合有限元仿真软件(COMSOL Multiphysics)对电磁层析成像传感器位置偏差对相位检测的影响进行了仿真分析,为优化图像重建提供参考。

分离随机偏差两段解耦Wiener滤波器

应用现代时间序列分析方法 ,基于ARMA新息模型和Wiener状态滤波器 ,对带随机偏差系统首次提出了分离随机偏差两段解耦Wiener滤波器 ,形成了一种新的偏差处理技术 .同传统的两段Kalman滤波器相比 ,具有如下优点 :1)可统一处理滤波、平滑和预报问题 ;2 )避免了Riccati方程的计算 ;3)具有最优性和渐近稳定性 ;4)实现了完全解耦 ;5 )便于实时应用 .两个仿真例子说明了其有效性 .

F7 AGC油缸出入口显示偏差大简析

通过对造成AGC油缸两侧传感器偏差大的各种因素的分析,现场逐步排除,发现"阶梯垫销板安装不到位"是其主要原因。更换新销板后,消除了隐患,实现了带钢的稳定轧制。

舰载雷达探测误差传递与灵敏度分析

在舰艇及编队指控系统中,来自不同平台的传感器探测系统偏差失配是影响态势一致性的关键因素。本文采用理论建模和数字仿真相结合的方法,对舰载雷达探测和处理涉及各环节的偏差进行分析,建立了雷达测量、坐标转换、平台定姿定位和基线转换等各环节偏差影响模型和舰载雷达探测的等效偏差模型。理论分析和计算机仿真结果表明,雷达方位测量、平台艏向和甲板艏向形变引起的偏差均可以直接迭加到方位上,合并为方位偏差;同时,在目标俯仰角小于10°的情况下,基本上可以忽略甲板形变、平台姿态偏差对目标方位测量的影响。

航迹关联和相对系统误差估计

航迹关联是多传感器多目标跟踪系统中的关键问题。当存在系统误差时航迹关联问题变得更复杂。该文将最优Bayes联合决策估计(JDE)法应用于存在系统误差的航迹关联中,并提出了简化的JDE法。最优Bayes JDE,通过在航迹关联时考虑传感器相对系统误差的估计误差,在相对系统误差估计时考虑航迹关联误差,来提高航迹关联的正确率和相对系统误差的估计精度。提出的简化JDE法可减少了计算量,其性能比最优JDE稍差。并给出了matlab仿真结果来验证方法的有效性。

GPS模拟器在无人机仿真中的设计与应用

为模拟无人机在真实大气环境下,存在风场干扰以及传感器存在误差条件下的导航控制,设计出一种GPS模拟器,简化了风模型和紊流模型,给出了GPS模拟器的设计思路以及在传感器偏差与常值风干扰下的设计原理;最后利用常值风干扰仿真,验证了风场估计算法的正确性;仿真表明,用矢量三角形估计法将常值风场与传感器误差模型估计出来后得到的风场数据修正航程推算,提高定位精度达到了较好的控制效果;该GPS模拟器可以为无人机仿真系统提供闭环控制条件,能够很好地模拟无人机在真实大气环境中的导航与制导控制,具有一定的实用价值。

数据融合中的残差建模分析与融合算法

多传感器数据融合系统中,传感器之间存在着难以精确建模的系统误差。即便经过校准,仍然会存在残差。残差的量级与随机观测噪声相当,不同的是,残差是一种随时间慢变的系统误差。目前文献中缺乏有效的残差分析建模手段,从而难以提高融合精度。针对上述问题,建立了残差的数学模型,进而提出了残差补偿航迹融合算法。算法将残差增广至目标状态向量,在状态估计的同时完成残差补偿。仿真结果表明,残差补偿算法极大地提高了目标状态估计的精度,显著改善了机动目标的跟踪性能。最后使用雷达实测数据对算法进行仿真,验证了算法可应用于实际工程系统。

基于航迹全局和局部混合特征的航迹关联算法

针对分布式多传感器系统在传感器偏差下的航迹关联问题,提出了一种基于航迹全局和局部混合特征的航迹关联算法,该算法分为航迹匹配和空间变换。首先,利用距离和角度描述航迹的全局和局部特征,用于度量航迹之间的全局和局部结构差异,随后利用混合全局和局部特征构建目标函数,并通过线性分配算法最小化航迹之间的结构差异,进而获取航迹之间的对应关系;其次,采用薄板样条函数将局部航迹变换到统一的坐标系下,并利用模拟退火算法迭代航迹匹配和空间变换,从而获得传感器偏差下的航迹关联结果。仿真和真实数据实验结果表明,与现有的4种关联算法相比,该算法在所有的实验数据中均取得了最优的关联结果,且与现有的最优算法相比,航迹关联准确率提升了4.36%,运行时间下降了59.33%。

直流系统在线绝缘检测技术研究

提出了利用不对称电桥的直流系统在线绝缘电阻检测方法。基于对地直流泄漏电流的检测来确定馈电支路的接地故障。分析了磁偏差调制直流电流检测传感器的工作原理。所设计的检测电路把敏感线圈电感的变化转换成振荡信号频率的变化,实现了对直流泄漏电流的精确检测,且交变振荡信号又能有效地消除敏感线圈中直流电流引起的剩磁现象。通过现场运行测试,实验结果表明所提出的检测方法是有效与可靠的。