基于改进型卡尔曼滤波的电机速度数据处理方法

针对电机转速突变引起的电机速度数据快速变化问题,提出一种基于改进型卡尔曼滤波的电机速度数据处理方法,并抑制测量噪声。该方法通过比较M法与T法测速相对误差,将误差大的方法所测速度与上一时刻速度数据最优估计值进行平均值滤波,所得数据作为改进型卡尔曼滤波算法的估计值;将误差小的方法所测速度数据作为改进型卡尔曼滤波算法的观测值。利用MATLAB对采集的伺服电机速度值进行离线滤波处理。结果表明,与传统卡尔曼滤波算法相比,该方法在处理电机速度数据方面具有较好的动态特性,同时具有良好的噪声抑制效果。

基于改进型卡尔曼滤波的运动载体姿态估计

针对MEMS陀螺零偏导致运动载体姿态精度下降的问题,本文以MEMS惯性测量器件MPU6050为核心,提出了一种基于改进型卡尔曼滤波的姿态估计算法。采用欧拉角作为姿态解算的基础,通过惯性测量单元(IMU)测量运动载体的姿态数据,采用改进型卡尔曼滤波,对陀螺仪和加速度计数据进行融合,并实时估计陀螺零偏。实验结果表明,本文提出的算法能够获得较高精度的姿态信息,抑制MEMS陀螺零偏引起的姿态发散,可以准确地表示运动载体在静态和动态情况下的方位。

基于自适应滤波算法的超声波气体流量计

针对超声波气体流量计在使用过程中普遍存在的测量精度不高、稳定性差等问题,提出并实现了基于时差法和新型自适应滤波算法的超声波气体流量计。该流量计硬件部分由STM32F103主控芯片、高精度计时芯片TDC-GP22等组成,保证了系统的计量精度;软件部分采用了一种改进型卡尔曼滤波算法,在保证滤波效果的同时有效提高响应速率,并且将其与算术平均滤波相结合,根据流体渡越时间差的变化率提出了新型自适应数据滤波算法。通过实验对比发现,该新型滤波算法有效降低了系统的测量误差,在0.25~40 m^(3)/h流量范围内,系统的最大测量误差为1.08%,满足1.5级精度标准,同时使得系统零漂减小为原来的一半,大大提高了系统的稳定性,满足了实际工程应用的需要。

虚假数据攻击下船舶电网安全检测技术研究

随着先进的传感、计算机、数字化、信息化等技术在船舶上的广泛应用,使船舶电力系统运行更加高效和智能化,但也增加了船舶电网的复杂性和开放性,使其存在许多潜在的虚假数据注入攻击(false data injection attack, FDIA),严重威胁船舶电网安全。为解决船舶电力系统易遭遇FDIA的问题,设计一种基于噪声动态估计卡尔曼滤波的检测残差法,运用上述方法检测FDIA。先建立船舶电网的三相电压状态空间模型,分析船舶电网系统遭受FDIA模型;进一步引入噪声在线估计,指数加权和动态滤波异常判据对基本无迹卡尔曼滤波器进行改进,并运用基于改进型卡尔曼滤波的检测残差法来检测FDIA的存在。通过Matlab对比实验得出,提出的方法具备良好的检测能力和优越的检测效果。

单站两坐标雷达空间目标跟踪新算法研究

在以常规卡尔曼滤波器为基础的各种跟踪算法中 ,要求精确的模型和噪声统计 ,但在实际问题中 ,大多数情况上述要求不能满足。本文给出了考虑初始条件不精确性的改进型卡尔曼滤波算法 ,并在引入速度量测信息的基础上 ,运用该滤波方法进行空间目标二维定位。蒙特卡洛仿真表明该方法降低了对模型精度的要求 。