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WSN Mobile Target Tracking Based on Improved Snake-Extended Kalman Filtering Algorithm
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作者 Duo Peng Kun Xie Mingshuo Liu 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2024年第1期28-40,共13页
A wireless sensor network mobile target tracking algorithm(ISO-EKF)based on improved snake optimization algorithm(ISO)is proposed to address the difficulty of estimating initial values when using extended Kalman filte... A wireless sensor network mobile target tracking algorithm(ISO-EKF)based on improved snake optimization algorithm(ISO)is proposed to address the difficulty of estimating initial values when using extended Kalman filtering to solve the state of nonlinear mobile target tracking.First,the steps of extended Kalman filtering(EKF)are introduced.Second,the ISO is used to adjust the parameters of the EKF in real time to adapt to the current motion state of the mobile target.Finally,the effectiveness of the algorithm is demonstrated through filtering and tracking using the constant velocity circular motion model(CM).Under the specified conditions,the position and velocity mean square error curves are compared among the snake optimizer(SO)-EKF algorithm,EKF algorithm,and the proposed algorithm.The comparison shows that the proposed algorithm reduces the root mean square error of position by 52%and 41%compared to the SOEKF algorithm and EKF algorithm,respectively. 展开更多
关键词 wireless sensor network(WSN)target tracking snake optimization algorithm extended kalman filter maneuvering target
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引入PID反馈的SHAEKF算法估算电池SOC
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作者 蔡黎 向丽红 +1 位作者 晏娟 徐青山 《电池》 CAS 北大核心 2024年第1期47-51,共5页
电池荷电状态(SOC)的估算精度是电动汽车电池组的重要指标。为提升SOC估算精度,在融合Sage-Husa扩展卡尔曼滤波(SHEKF)算法与自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法的基础上,增加比例积分微分(PID)反馈环节,形成改进算法。采用粒子群优化(PSO... 电池荷电状态(SOC)的估算精度是电动汽车电池组的重要指标。为提升SOC估算精度,在融合Sage-Husa扩展卡尔曼滤波(SHEKF)算法与自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法的基础上,增加比例积分微分(PID)反馈环节,形成改进算法。采用粒子群优化(PSO)算法对二阶RC等效电路模型进行参数辨识;用开源电池数据集对模型和算法进行实验和分析。改进的SHAEKF算法在电池动态应力测试(DST)、北京动态应力测试(BJDST)和美国联邦城市驾驶(FUDS)等工况下的平均估计误差都在1%以内,与单纯的融合算法SHAEKF算法相比,最大误差可减小5%。 展开更多
关键词 荷电状态(SOC)估算 二阶RC等效电路模型 比例积分微分(PID) 粒子群优化(PSO)算法 自适应扩展卡尔曼滤波(Aekf)
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基于EKF和UKF的随钻姿态解算方法研究
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作者 蔡峰 朱美静 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期12-20,共9页
目的为解决煤层松软中随钻测量系统测量精度不高的问题。方法提出一种改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),分别应用于钻具的姿态滤波算法中并作比较。该方法基于旋转坐标变换的四元数理论和陀螺测量原理,建立钻具姿态传感... 目的为解决煤层松软中随钻测量系统测量精度不高的问题。方法提出一种改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),分别应用于钻具的姿态滤波算法中并作比较。该方法基于旋转坐标变换的四元数理论和陀螺测量原理,建立钻具姿态传感器数据的非线性观测方程和状态方程,以四元数将测量数据进行转换与更迭,最终消除惯性传感器数据中的误差。与EKF算法相比较,UKF算法利用了UT变换对非线性函数的概率密度分布进行近似,没有忽略高项阶,因此对于非线性分布的统计量有较好的计算精度。结果经仿真验证,UKF的各个滤波误差峰峰值以及标准差小于EKF。结论改进的UKF的滤波算法精度明显高于EKF滤波算法,更加有效地去除惯性传感器中的干扰噪声,有利于提高微机电系统(MEMS)惯性传感器的测量精度,进而提高钻进效率。 展开更多
关键词 随钻 姿态解算 MEMS 扩展卡尔曼 无迹卡尔曼
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基于VB-EKF的GPS/INS松组合导航定位算法
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作者 侯华 程萌 +2 位作者 黄鼎盛 郭胜杰 王天昊 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第6期282-286,共5页
针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)... 针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)算法。该算法利用EKF(Extended Kalman Filter)将非线性系统中的状态函数和量测函数展开为线性方程,并将两个不同的导航系统数据进行融合,避免了单系统导航定位发散的问题。考虑到组合系统中量测噪声的时变特性,引入变分贝叶斯算法进行改进,有效解决了系统滤波精度下降问题。仿真结果表明,VB-EKF较EKF算法可有效提高滤波稳定性,进而提高系统导航定位精度。 展开更多
关键词 无人机 全球定位系统 惯性导航系统 组合导航 变分贝叶斯 扩展卡尔曼滤波
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基于IQPSO-EKF的多传感器融合姿态测量方法研究
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作者 胡启国 王磊 +1 位作者 马鉴望 任渝荣 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期353-363,共11页
为解决自动化竖井掘进设备的定位调姿精度对竖井、孔桩挖掘效率与质量的影响,提出了一种基于改进量子粒子群(IQPSO)-扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态测量算法,以提高微机电系统(MEMS)传感器测量精度。首先,对MEMS传感器数据进行了预处理(除... 为解决自动化竖井掘进设备的定位调姿精度对竖井、孔桩挖掘效率与质量的影响,提出了一种基于改进量子粒子群(IQPSO)-扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态测量算法,以提高微机电系统(MEMS)传感器测量精度。首先,对MEMS传感器数据进行了预处理(除噪、滤波、校准等);然后,参考现有飞行器的坐标系,建立了姿态解算模型,通过姿态角数学模型及运动学分析,构建了EFK状态方程,针对EKF方法参数估计不准确的问题,以分段混沌映射优化初始种群,引入平均位置最优值来避免陷入局部最优的IQPSO-EFK算法,优化EKF的系统、测量噪声的协方差参数;最后,对改进算法和三组姿态误差估计进行了对比实验。研究结果表明:对比三种典型目标函数,IQPSO-EFK相较于普通粒子群算法(QPSO-EFK)具有更强的寻优能力与收敛精度;对比三组旋转速度姿态测量误差,基于IQPSO-EKF算法的姿态测量方法在测量误差时比真实测量误差减少了约86.3%,比扩展卡尔曼滤波减少了约68.7%,比普通粒子群算法减少了约28.2%,证明该算法有效地提高了MEMS传感器测量精度。 展开更多
关键词 竖井掘进 角度测量仪器 姿态测量 微机电系统传感器 多传感器融合 改进量子粒子群-扩展卡尔曼滤波
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基于ISTSMC和改进EKFSMO的PMSM无传感器矢量控制
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作者 周立 李京明 刘一鸣 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期177-186,共10页
在采用内环矢量控制(Field orientation control,FOC)和外环经典比例积分(Proportional integral,PI)控制的永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统中,容易出现外部扰动检测精度低、抖振、速度环超调大等不确... 在采用内环矢量控制(Field orientation control,FOC)和外环经典比例积分(Proportional integral,PI)控制的永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统中,容易出现外部扰动检测精度低、抖振、速度环超调大等不确定性缺陷。为了解决PI控制的抖振缺点,提高系统抗干扰性,提出了一种积分超螺旋滑模控制(Integral super twisting sliding mode controller,ISTSMC)。为了实现无位置传感器控制以及电机转速与位置的在线估计,采用基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalmanfilter,EKF)的滑模观测器,并且设计了一种分段正弦型函数代替传统的基于sgn函数的滑模观测器降低抖振现象。在Matlab/Simulink仿真下,分析了该系统在各种故障扰动、反转运行和负载扰动下的速度响应和检测精度能力。结果证明了所提系统的可行性以及优越的动态性能。 展开更多
关键词 矢量控制 永磁同步电机 积分超螺旋滑模控制 扩展卡尔曼滤波
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Improved Adaptive Iterated Extended Kalman Filter for GNSS/INS/UWB-Integrated Fixed-Point Positioning 被引量:2
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作者 Qingdong Wu Chenxi Li +1 位作者 Tao Shen Yuan Xu 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2023年第3期1761-1772,共12页
To provide stable and accurate position information of control points in a complex coastal environment,an adaptive iterated extended Kalman filter(AIEKF)for fixed-point positioning integrating global navigation satell... To provide stable and accurate position information of control points in a complex coastal environment,an adaptive iterated extended Kalman filter(AIEKF)for fixed-point positioning integrating global navigation satellite system,inertial navigation system,and ultra wide band(UWB)is proposed.In thismethod,the switched global navigation satellite system(GNSS)and UWB measurement are used as the measurement of the proposed filter.For the data fusion filter,the expectation-maximization(EM)based IEKF is used as the forward filter,then,the Rauch-Tung-Striebel smoother for IEKF filter’s result smoothing.Tests illustrate that the proposed AIEKF is able to provide an accurate estimation. 展开更多
关键词 Rauch-tung-striebel ultra wide band global navigation satellite system adaptive iterated extended kalman filter
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FPGA Implementation of Extended Kalman Filter for Parameters Estimation of Railway Wheelset 被引量:1
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作者 Khakoo Mal Tayab Din Memon +1 位作者 Imtiaz Hussain Kalwar Bhawani Shankar Chowdhry 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2023年第2期3351-3370,共20页
It is necessary to know the status of adhesion conditions between wheel and rail for efficient accelerating and decelerating of railroad vehicle.The proper estimation of adhesion conditions and their real-time impleme... It is necessary to know the status of adhesion conditions between wheel and rail for efficient accelerating and decelerating of railroad vehicle.The proper estimation of adhesion conditions and their real-time implementation is considered a challenge for scholars.In this paper,the development of simulation model of extended Kalman filter(EKF)in MATLAB/Simulink is presented to estimate various railway wheelset parameters in different contact conditions of track.Due to concurrent in nature,the Xilinx®System-on-Chip Zynq Field Programmable Gate Array(FPGA)device is chosen to check the onboard estimation ofwheel-rail interaction parameters by using the National Instruments(NI)myRIO®development board.The NImyRIO®development board is flexible to deal with nonlinearities,uncertain changes,and fastchanging dynamics in real-time occurring in wheel-rail contact conditions during vehicle operation.The simulated dataset of the railway nonlinear wheelsetmodel is tested on FPGA-based EKF with different track conditions and with accelerating and decelerating operations of the vehicle.The proposed model-based estimation of railway wheelset parameters is synthesized on FPGA and its simulation is carried out for functional verification on FPGA.The obtained simulation results are aligned with the simulation results obtained through MATLAB.To the best of our knowledge,this is the first time study that presents the implementation of a model-based estimation of railway wheelset parameters on FPGA and its functional verification.The functional behavior of the FPGA-based estimator shows that these results are the addition of current knowledge in the field of the railway. 展开更多
关键词 Adhesion force extended kalman filter FPGA implementation railway wheelset real-time estimation wheel-rail interaction
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LSTM-EKF算法实现储能集装箱电芯SOC的优化估计 被引量:2
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作者 刘巨 任羽纶 +6 位作者 易柏年 董哲 余轶 熊志 余紫荻 王映祺 刘健 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期198-206,共9页
储能集装箱是锂电池储能电站的核心设备,每个集装箱由数千只电芯串并联构成。因此,对集装箱电芯锂电池荷电状态(state of charge,SOC)的准确估计成为表征储能电站运行最核心最基础的参数,并且为辅助新能源高效并网,储能系统的工作状态... 储能集装箱是锂电池储能电站的核心设备,每个集装箱由数千只电芯串并联构成。因此,对集装箱电芯锂电池荷电状态(state of charge,SOC)的准确估计成为表征储能电站运行最核心最基础的参数,并且为辅助新能源高效并网,储能系统的工作状态也会相应地呈现随机性、波动性和不确定性,这对电芯状态估计的准确度提出了更高的要求。为此,首先基于基尔霍夫定律建立Thevenin电池模型,根据安时积分法列出系统的状态和观测方程,并且将其状态和观测方程作为扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)算法的研究对象。然后利用EKF算法对估计值电池SOC更新迭代,再将EKF算法中得到的卡尔曼矩阵和状态变量更新误差值以及UDDS工况下的电池数据,作为长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络算法的训练数据集,由此完成LSTM-EKF联合算法,实现对储能集装箱电芯SOC的优化估计。该文所提LSTM-EKF算法可将电芯SOC的误差值降低到1%以下。最后对优化算法在储能电站安全运行与监控平台中的应用情况进行介绍。 展开更多
关键词 储能集装箱 锂电池SOC 扩展卡尔曼滤波 长短期记忆神经网络 优化估计
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一种基于Madgwick-EKF融合算法的卫星姿态测量方法
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作者 史炯锴 张松勇 +1 位作者 渐开旺 高迪驹 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第2期95-103,120,共10页
针对低地球轨道卫星姿态测量时,传感器易受噪声干扰、陀螺仪漂移等问题,提出一种基于Madgwick扩展卡尔曼滤波合算法(EKF)的卫星姿态测量方法。该方法采用陀螺仪、加速度计、磁强计等多传感器数据进行融合,并结合Madgwick算法和EKF算法... 针对低地球轨道卫星姿态测量时,传感器易受噪声干扰、陀螺仪漂移等问题,提出一种基于Madgwick扩展卡尔曼滤波合算法(EKF)的卫星姿态测量方法。该方法采用陀螺仪、加速度计、磁强计等多传感器数据进行融合,并结合Madgwick算法和EKF算法的优点,实现姿态测量。首先,通过Madgwick算法,利用多个传感器测量数据计算初始姿态。然后,基于初始姿态和实际测量数据,应用EKF算法进行数据融合和噪声滤除,以获得最终准确的姿态估计。实验结果表明:相较Madgwick算法,本算法在测量精度上提升了65.8%,且具有较高的鲁棒性,为低地球轨道卫星姿态测量提供了一种有效的方案。 展开更多
关键词 姿态测量 姿态传感器 Madgwick算法 扩展卡尔曼滤波 近地轨道卫星
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基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测系统研究
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作者 王淞 衣淑娟 +3 位作者 赵斌 李衣菲 陶桂香 毛欣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期75-84,共10页
为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔... 为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)中关键参数Q_(sigma)、R_(sigma1)、R_(sigma2)、R_(sigma3)的多传感器数据融合算法(IWHO-EKF)的高速免耕播种机播种深度监测系统。首先,建立以激光、超声波与角度传感器为多传感器监测单元的播种深度监测模型;其次,通过卡尔曼滤波算法对3个单一传感器分别滤波;最后,提出一种加入莱维飞行与高斯变异的IWHO-EKF算法,将滤波后的3个单一传感器进行数据融合,从而解决机械振动干扰与传感器测量误差降低的问题,同时充分发挥多传感器融合信息,确保免耕播种机高速作业时实现高精度、高可靠性播种深度实时监测。为验证其优越性,通过IWHO-EKF算法与单一传感器监测、单一传感器滤波和WHO-EKF算法进行仿真对比试验与田间试验。仿真试验表明:基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测算法平均绝对误差为0.073 cm,均方根误差为0.090 cm,相关系数为0.983,实现了高精度监测,且精度相较于传感器原始监测值、滤波值与WHO-EKF算法均显著提升。田间试验结果表明:基于IWHO-EKF算法的高速免耕播种机播种深度监测系统相较于3个单一传感器监测值,平均绝对误差和平均均方根误差分别降低0.063 cm和0.067 cm,同时平均相关系数提升0.027,该系统能够提高播种深度监测系统的精确性和可靠性。 展开更多
关键词 高速免耕播种机 播种深度监测系统 改进野马算法 扩展卡尔曼滤波器 数据融合
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基于EKF-GRU的车辆轨迹预测
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作者 张传莹 徐国艳 +3 位作者 陈志发 周彬 陈立伟 洪玮 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期164-172,共9页
为提升行车安全,实现自动驾驶车辆正确的决策规划,提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)-门控循环单元(GRU)的车辆轨迹预测方法,结合学习方法与物理模型,在提升预测精度的同时,提高轨迹预测的合理性。首先,基于GRU构建预测网络,通过提取车辆的... 为提升行车安全,实现自动驾驶车辆正确的决策规划,提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)-门控循环单元(GRU)的车辆轨迹预测方法,结合学习方法与物理模型,在提升预测精度的同时,提高轨迹预测的合理性。首先,基于GRU构建预测网络,通过提取车辆的历史轨迹特征预测车辆的纵向加速度及横摆角速度;其次,基于车辆非线性运动学构建EKF状态估计器,结合观测值生成车辆未来有限时域的行驶轨迹;最后,在高速公路多车轨迹数据集NGSIM I-80和US-101上进行轨迹预测方法验证。结果表明:采用传统的物理模型生成预测轨迹,其最终距离误差(FDE)、均方根误差(RMSE)、平均距离误差(ADE)值分别为6.48、7.69和3.03 m。相比之下,利用EKF-GRU生成的预测轨迹表现出更高的准确性,对应的数值分别为5.45、6.67和2.56 m,分别提升15.90%、13.26%和15.51%。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波(ekf) 门控循环单元(GRU) 车辆轨迹 轨迹预测 NGSIM数据集 神经网络
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Extended Kalman filtering-based channel estimation for space-time coded MIMO-OFDM systems 被引量:5
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作者 梁永明 罗汉文 黄建国 《Journal of Shanghai University(English Edition)》 CAS 2007年第5期469-473,共5页
A space-time coded multiple-input multiple-output orthogonal frequency-division multiplexing (MIMO-OFDM) system is considered as a solution to the future wideband wireless communication system. This paper proposes a... A space-time coded multiple-input multiple-output orthogonal frequency-division multiplexing (MIMO-OFDM) system is considered as a solution to the future wideband wireless communication system. This paper proposes an extended Kalman filtering-based (EKF-based) channel estimation method for space-time coded MIMO-OFDM systems. The proposed method can exploit pilot symbols and an extended Kalman filter to estimate channel without any prior knowledge of channel statistics. In comparison with the least square (LS) and the least mean square (LMS) methods, the EKF-based approach has a better performance in theory. Computer simulations demonstrate the proposed method outperforms the LS and LMS methods. Therefore it can offer draznatic system performance improvement at a modest cost of computational complexity. 展开更多
关键词 multiple-input multiple-output orthogonal frequency-division multiplexing (MIMO-OFDM) channel estimation extended kalman filtering ekf least mean square (LMS).
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Notes on Convergence and Modeling for the Extended Kalman Filter
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作者 Dah-Jing Jwo 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2023年第11期2137-2155,共19页
The goal of this work is to provide an understanding of estimation technology for both linear and nonlinear dynamical systems.A critical analysis of both the Kalman filter(KF)and the extended Kalman filter(EKF)will be... The goal of this work is to provide an understanding of estimation technology for both linear and nonlinear dynamical systems.A critical analysis of both the Kalman filter(KF)and the extended Kalman filter(EKF)will be provided,along with examples to illustrate some important issues related to filtering convergence due to system modeling.A conceptual explanation of the topic with illustrative examples provided in the paper can help the readers capture the essential principles and avoid making mistakes while implementing the algorithms.Adding fictitious process noise to the system model assumed by the filter designers for convergence assurance is being investigated.A comparison of estimation accuracy with linear and nonlinear measurements is made.Parameter identification by the state estimation method through the augmentation of the state vector is also discussed.The intended readers of this article may include researchers,working engineers,or engineering students.This article can serve as a better understanding of the topic as well as a further connection to probability,stochastic process,and system theory.The lesson learned enables the readers to interpret the theory and algorithms appropriately and precisely implement the computer codes that nicely match the estimation algorithms related to the mathematical equations.This is especially helpful for those readers with less experience or background in optimal estimation theory,as it provides a solid foundation for further study on the theory and applications of the topic. 展开更多
关键词 kalman filter extended kalman filter CONVERGENCE MODELING OPTIMIZATION
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基于IMAFFRLS-EKF的锂电池在线参数辨识和SOC估计方法
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作者 董磊 赖纪东 +3 位作者 苏建徽 谢其龙 王祥 周晨光 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期66-74,共9页
针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘... 针对基于扩展卡尔曼滤波(EKF)法锂离子电池SOC估计,易受最小二乘法及其改进方法的模型参数在线辨识精度影响,提出一种改进遗忘因子的最小二乘在线参数辨识方法(IMAFFRLS)。以双极化等效电路模型为基础,分析传统的基于遗忘因子的最小二乘法(FFRLS)辨识模型参数时产生误差的原因,指出单一遗忘因子难以准确跟踪多个以不同速率变化的模型参数。通过对FFRLS算法中的协方差和增益矩阵解耦,引入多个可变遗忘因子独立修正不同参数的估计误差;并以移动区间内的输入电流波动程度和输出电压观测误差为依据,实现各遗忘因子的自适应变化。此外,将改进前后的两种参数辨识算法分别与EKF算法联合,实现锂离子电池SOC估计。最后基于Matlab进行对比仿真验证,结果表明,相对于FFRLS-EKF算法,所提出的IMAFFRLS-EKF算法辨识模型参数以及估计SOC的精度更高。 展开更多
关键词 锂电池 参数辨识 状态估计 扩展卡尔曼滤波 遗忘因子 最小二乘法
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改进扩展Kalman滤波的显微视觉压电驱动定位
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作者 杨柳 何贺 +1 位作者 程佳佳 李东洁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1868-1878,共11页
在显微视觉领域,压电驱动定位技术因其在微观尺度的高精度特性和灵活性备受关注。然而,由于定位过程中涉及图像处理、传输和控制等方面的时延,导致图像雅可比矩阵的估计会出现较大误差。因此,本文提出了一种改进扩展Kalman滤波算法用来... 在显微视觉领域,压电驱动定位技术因其在微观尺度的高精度特性和灵活性备受关注。然而,由于定位过程中涉及图像处理、传输和控制等方面的时延,导致图像雅可比矩阵的估计会出现较大误差。因此,本文提出了一种改进扩展Kalman滤波算法用来预测图像雅可比矩阵,大幅度降低时间延迟因素。首先,将辨识得到的Bouc-Wen模型与扩展Kalman滤波算法的状态观测方程相结合,使得状态观测方程更全面地考虑压电平台的迟滞非线性特性,有效地提高了对压电平台速度和位置的预测;其次,结合Bouc-Wen模型的扩展Kalman滤波算法在面对非线性问题时,采用的是泰勒级数,这将导致扩展Kalman滤波算法对高度非线性的函数无法提供良好的近似,从而导致在估计雅可比矩阵的时候引入较大的近似误差,故本文将采用神经网络对高度非线性函数进行近似,进而对图像雅可比矩阵进行估计。最后,通过搭建一个显微视觉的压电驱动实验平台,进行位置跟踪实验,仿真实验表明,输入信号分别为正弦信号和三角波信号时,改进扩展Kalman滤波算法跟踪误差均值分别为0.199μm和0.132μm,而扩展Kalman滤波算法的跟踪误差均值分别为0.692μm和0.513μm,结果验证了改进算法的优越性和可行性。 展开更多
关键词 扩展kalman滤波 高度非线性方程 图像雅可比矩阵 显微视觉 压电驱动
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基于WMIAEKF的锂离子电池SOC与容量联合估算
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作者 顾乃朋 王亚平 +1 位作者 杨驹丰 栗欢欢 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第1期134-142,共9页
精确的荷电状态(SOC)估算对可靠的电池管理系统来说十分关键。基于二阶等效电路模型,提出了一种加权多新息自适应扩展卡尔曼滤波(WMIAEKF)算法,该算法可以解决传统多新息算法中误差累积的问题,从而提高SOC估算精度。实验仿真结果表明,... 精确的荷电状态(SOC)估算对可靠的电池管理系统来说十分关键。基于二阶等效电路模型,提出了一种加权多新息自适应扩展卡尔曼滤波(WMIAEKF)算法,该算法可以解决传统多新息算法中误差累积的问题,从而提高SOC估算精度。实验仿真结果表明,所提算法比传统的自适应扩展卡尔曼(AEKF)以及多新息自适应扩展卡尔曼(MIAEKF)精度要高,最大误差控制在1.15%以内。此外,基于该算法提出了一种改进的多时间尺度双卡尔曼滤波算法,其中,WMIAEKF用于SOC估算,AEKF用于容量估算,两者结合对电池的SOC和容量进行实时的联合估算。所提算法能够对电池SOC以及容量进行较精确的估计,在新欧洲行驶工况(NEDC)下,SOC估算误差始终控制在1.2%,并且在面对错误容量初始值时也能保持较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 等效电路模型 加权多新息算法 扩展卡尔曼滤波算法 SOC估算
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基于EKF的GMAW实时焊缝跟踪研究
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作者 杨园洲 薛瑞雷 +1 位作者 刘宏胜 夏磊 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第4期44-50,共7页
熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)焊接过程存在惯性大、时滞大等非线性特征以及不确定的干扰因素。为了提高焊接质量,文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter,EKF)算法的焊缝实时跟踪技术,采用霍... 熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)焊接过程存在惯性大、时滞大等非线性特征以及不确定的干扰因素。为了提高焊接质量,文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter,EKF)算法的焊缝实时跟踪技术,采用霍尔电流传感器来捕捉实时焊接电流。为了实现焊枪摆动中心始终对准焊缝中心,文章通过有限长单位冲激响应滤波器(finite impulse response,FIR)对采集的电流进行滤波,并建立提取焊枪高度和水平偏差的数学模型,采用EKF实现控制焊枪。通过在有垂直和水平方向偏差的焊缝上进行实验验证,结果跟踪精度可达到±0.25 mm,所以该方法可满足机器人实时跟踪的要求。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 焊缝跟踪 FIR滤波器 高度偏差 水平偏差
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基于AFEKF的锂离子电池SOC估算方法
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作者 刘光军 吴思齐 +1 位作者 张恒 邓洲 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期318-323,共6页
针对利用扩展卡尔曼滤波算法估算锂电池荷电状态时,由于历史数据影响易产生累积误差的问题,提出了一种基于自适应渐消扩展卡尔曼的SOC估算方法。选用Thevenin等效模型并用递推最小二乘法进行电池参数辨识,通过将自适应渐消因子引入EKF... 针对利用扩展卡尔曼滤波算法估算锂电池荷电状态时,由于历史数据影响易产生累积误差的问题,提出了一种基于自适应渐消扩展卡尔曼的SOC估算方法。选用Thevenin等效模型并用递推最小二乘法进行电池参数辨识,通过将自适应渐消因子引入EKF算法中,抑制历史数据对当前状态估算的影响,完成锂电池SOC估算。结果表明:AFEKF算法在递推20次时可有效收敛,具有较好鲁棒性,估算SOC的平均误差为1.03%,误差均方根为1.21%,平均运行时间为1.476 s,可以较好地模拟电池的动静态特性。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 卡尔曼滤波 SOC估算 估算方法 ekf算法 最小二乘法 自适应
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机场场面多点定位中结合M估计与EKF的高精度位置估计方法
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作者 戴敏 路晶 惠国腾 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第5期79-84,共6页
传统机场场面飞机多点定位(Multilateration, MLAT)方法的精度易受非视距(NLOS)环境中观测误差的影响。针对该问题,提出一种结合M估计与扩展Kalman滤波(EKF)的高精度多点定位方法。将场面接收站测量的到达时间差(TDOA)数据构建成一个数... 传统机场场面飞机多点定位(Multilateration, MLAT)方法的精度易受非视距(NLOS)环境中观测误差的影响。针对该问题,提出一种结合M估计与扩展Kalman滤波(EKF)的高精度多点定位方法。将场面接收站测量的到达时间差(TDOA)数据构建成一个数值模型;利用Huber-M估计的思想,将标准EKF中的观测更新步骤更改为一个加权最小二乘线性回归问题,以此提高EKF对非高斯观测噪声的抗干扰能力;将该改进型EKF用于位置估计。仿真结果表明,该方法对TDOA观测噪声具有很好的鲁棒性,获得了较高的定位精度。 展开更多
关键词 机场场面监控 多点定位 M估计 扩展kalman滤波 NLOS环境
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