等效建模与SR-UKF算法的SOC估算研究

荷电状态(SOC)用于表征动力锂电池剩余电量。选用Thevenin等效模型作为模拟电池工作状态的等效电路模型,结合试验测量相关参数,运用电路以及多种数理知识,对构建的锂电池等效电路模型进行参数辨识,并通过曲线拟合等方法对辨识结果进行优化处理。在脉冲特性能力测试(HPPC)中对模型精度进行验证,模型表征误差稳定在1.1%以内。采用平方根无迹卡尔曼算法用状态变量的误差协方差的平方根代替状态变量的误差协方差,直接将协方差的平方根值进行传递。利用平方根无迹卡尔曼算法对荷电状态进行估计,对比无迹卡尔曼算法与平方根无迹卡尔曼算法的SOC估计效果。在25℃的条件下对三元锂电池进行动态应力测试工况(DST)试验,平方根无迹卡尔曼算法和无迹卡尔曼算法锂电池SOC估计的最大误差分别为0.55%与1.5%。试验结果表明,平方根无迹卡尔曼算法的跟踪效果较优,具有更高的SOC估计精度和稳定性。     

强跟踪平方根UKFNN的铝电解槽工耗动态演化模型

铝电解过程具有多变量、强耦合、强干扰、参数时变等特征,故其模型开发是一个技术难点. 根据该过程的特点,本文提出强跟踪平方根无迹Kalman神经网络（Strong tracking square root unscented Kalman filter neural network,STR-UKFNN）,并用其建立铝电解槽工艺能耗的动态演化模型. 该方法利用误差协方差矩阵的平方根代替UKFNN算法中的协方差阵,避免误差协方差矩阵可能出现负定而导致滤波发散,并在UKFNN算法中引入渐消因子和弱化因子,实时调整滤波增益,提高模型收敛速度和其对突变状态的跟踪能力. 通过某铝厂170kA预焙槽的日报样本验证表明,该方法提高了能耗模型的精度和对电解槽突变状态的实时跟踪能力,有助于指导铝电解过程操作参数的优化.     

基于无迹卡尔曼滤波的无人机毫米波波束跟踪算法

针对无人机收发端相对运动导致毫米波窄波束无法实时匹配这一问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的三维波束跟踪方法。该方法首先将波束的俯仰角和方位角作为系统状态向量,对其进行无迹变换,获得采样点集。而后,根据采样点集计算出状态预测值和测量预测值,并以此为基础,根据计算出的卡尔曼增益更新状态向量,获得状态向量的最优估计值。仿真结果表明,此方法满足了无人机实时波束跟踪需求,有效地提高了三维环境下毫米波窄波束的跟踪精度。     

基于拉依达准则与线性拟合的改进型无迹卡尔曼滤波粗大误差补偿算法

无迹卡尔曼滤波是卡尔曼滤波技术的重要组成部分,它有效地克服了扩展卡尔曼滤波的估计精度低、稳定性差等缺陷。然而无迹卡尔曼滤波未考虑粗大误差(如离群值、静差和漂移)的影响。目标跟踪经常受到不同种类粗大误差的影响,研究无迹卡尔曼滤波器对粗大误差的检测和补偿,对目标跟踪准确性的提高有重大意义。本文针对观测值中各种粗大误差影响目标跟踪精度的问题,采用拉依达准则对观测值进行检测。为了对误差进行补偿,本文提出了一种观测数据残差线性拟合的方法,使用拟合产生的预测残差补偿粗大误差,使补偿后的目标运动轨迹能够减小粗大误差的干扰。经过目标跟踪仿真实验和对比,本文提出的改进型无迹卡尔曼滤波算法能有效地减小粗大误差观测值对状态预测过程的影响,能实现对目标的准确跟踪,提高了滤波的稳定性和准确性。     

基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波的纯方位目标运动分析方法

针对纯方位目标跟踪系统中模型状态简化、系统噪声统计特性未知、目标初始距离信息不准确导致的滤波收敛时间长和滤波精度不高的问题,以自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)跟踪水下动态目标为例,提出了一种基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波器(Strong Tracking Square Root Cubature Kalman Filter, STFSRCKF)的纯方位目标运动分析算法。该算法在滤波过程中,利用平方根容积卡尔曼滤波器(Square Root Cubature Kalman Filter, SRCKF)完成预测更新,对于SRCKF中的每个容积点采用强跟踪滤波器(Strong Tracking Filter, STF)进行更新,设计滤波增益以抑制噪声对系统状态估计的影响,有效提高了滤波的数值稳定性,减小了状态估计误差。通过仿真分析,比较了扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF)、无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter, UKF)、平方根容积卡尔曼滤波器(Square-Root Cubature Kalman Filter, SRCKF)、STFSRCKF的算法性能,实验表明所提算法具有跟踪速度快,精度高等优点。     

基于非线性STUKF滤波器和ESN算法的耦合预测模型

针对瓦斯浓度时间序列的混沌性,提出一种回声状态网络算法(ESN)和无迹卡尔曼滤波器(UKF)、强跟踪滤波器(STF)耦合的混沌时间序列预测模型.对于一维瓦斯浓度混沌时间序列,采用平均轨道周期的C-C算法在时间域确定重构空间的最佳时间延迟和嵌入维数,在相空间通过非线性回归预测模型拟合瓦斯涌出动力演化轨迹,提出带有渐消因子的非线性STUKF滤波器对ESN联合参数进行最优状态估计.试验结果表明:基于STUKF的ESN瓦斯涌出模型预测方法有效,在STUKF滤波器作用下增强了ESN算法的学习效率、提高了模型的跟踪能力,能达到精度高、鲁棒性好等优点.     

一种强跟踪滤波器及其在人手跟踪中的应用

通过对状态预报误差的协方差矩阵的各个分量分别进行控制,设计一种强跟踪扩展卡尔曼跟踪滤波器,并在单目相机环境下利用该滤波器对3D人手运动过程中的突变状态进行跟踪;讨论了3D人手生理模型、运动模型等问题;最后通过大量实验证明了该强跟踪滤波器的有效性.与现有的STEKF滤波器相比,文中的强跟踪滤波器具有更强的跟踪能力.     

基于小波神经网络的滤波器设计方法

利用卡尔曼滤波器进行状态估计时,要求系统具有已知的数学模型和噪声统计特性等先验知识,而实际系统往往不能满足这一要求;针对这种情况,提出了一种小波神经网络滤波器设计的方法,它结合了神经网络的函数逼进能力和小波变换的良好局部特性及多分辨率特性,使网络能根据数据的分布情况以不同的分辨率进行学习,从而使网络具有更灵活有效的函数逼近能力,提高了估计精度;仿真结果表明,用该滤波器对系统状态进行估计,其精度高于卡尔曼滤波器的估计精度.     

一种改进的迭代无迹卡尔曼滤波算法

针对非线性系统目标跟踪中状态估计的线性问题,在滤波过程的不同部分,利用统计和分析原理对状态估计进行线性化,提出一种改进的迭代无迹卡尔曼滤波(Improved Iterated Unscented Kalman Filter, IIUKF)。在系统方程和测量方程都具有较严重的非线性条件下,与无迹卡尔曼滤波器(UKF)和迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)进行仿真验证比较。结果显示该方法的跟踪性能优于UKF和IEKF,提高了系统的跟踪效果。     

改进型平方根无迹卡尔曼滤波及其在无轴承永磁同步电机无速度传感器运行中的应用

平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)中由于误差协方差阵负定而引起的滤波发散问题, 保证了算法的数值稳定性, 但仍存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢及对突变状态的跟踪能力低等缺陷. 因此, 本文提出一种改进SRUKF滤波, 通过引入时变渐消因子和弱化因子, 实时修正滤波增益矩阵和误差协方差平方根矩阵, 实现残差序列正交, 确保SRUKF滤波保持对目标实际状态的准确跟踪. 将该算法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究. 结果表明: 改进SRUKF非线性近似精度、数值稳定性及滤波精度更高, 在系统状态突变或负载扰动时, 鲁棒性更强, 能够有效实现转速及转子角度的准确估计, 确保转子稳定悬浮运行.     

Effective solution of certain problems of theory of schedulings of nets

Cybernetics and Systems Analysis -     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

制造型企业仓储物流管理的RFID应用——卷烟厂按垛出库及到货扫描系统初探

针对国家烟草管理的现状,有关主管部门在全国推行“行业卷烟生产经营决策管理系统工程”,利用条码等自动识别技术手段实时掌握全国的生产经营信息。但某卷烟厂此前的物流环节已经是“件烟成垛”运输,如何在尽可能保持原有企业管理体系的前提下,达到有关部门的数据统计要求,解决成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题成为技改的核心。该项目成功的将条码识别与射频识别有机结合起来,为烟草行业信息化提供了生动的应用案例。     

煤矿多功能物联网读写器的设计

介绍了物联网的概念和结构组成,分析了物联网在煤矿中的具体应用,详细介绍了一种具有煤矿特色的多功能物联网读写器的设计与实现。该读写器应用在物联网的感知层,能够进行物体识别和各类物理信号与环境参数的传送,为煤矿应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。     

机械臂绝对定位精度测量

提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.     

Determination of the possible duration of performance of a set of tasks

Cybernetics and Systems Analysis -