收藏本站
《辽宁大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含有有色噪声的分数阶系统卡尔曼滤波器设计

杨超  
【摘要】:分数阶卡尔曼滤波器是一种包含输入信号和输出信号的有效鲁棒状态观测器,整数阶系统的卡尔曼滤波器的研究成果已十分丰富,但是分数阶系统的卡尔曼滤波器的设计才刚刚起步.因此,无论在理论上还是在技术上,都需要研究分数阶系统的状态估计问题.本文在已有研究成果的基础上,进一步针对含有有色噪声的线性和非线性分数阶系统的状态估计问题进行了研究,主要完成以下几个方面的工作.(1)在过程噪声和测量噪声分别为有色噪声情况下,研究连续时间线性分数阶系统的卡尔曼滤波器设计问题.通过分数阶平均导数的方法,对含有分数阶有色噪声的线性分数阶系统方程进行离散化.构造由状态量和有色噪声量定义的增广向量,建立分数阶系统的增广方程,提出针对含有有色噪声的分数阶系统的卡尔曼滤波算法.另外,为了实现算法的工程应用,我们对状态和输入的历史信息进行有限截断.这种算法提高了状态估计的精度.(2)在过程噪声和测量噪声分别为有色噪声情况下,研究连续时间非线性分数阶系统的扩展卡尔曼滤波器设计问题.通过利用一阶泰勒展开公式来实现非线性系统方程的线性化.然后,基于G-L差分和分数阶平均导数的概念,对含有分数阶有色噪声的非线性分数阶系统进行离散化,并提出了基于G-L差分和分数阶平均导数的分数阶扩展卡尔曼滤波器.通过三个仿真实例表明,采用分数阶平均导数的分数阶扩展卡尔曼滤波器对有色过程或测量噪声具有更好的滤波效果.(3)在含有未知参数且过程噪声和测量噪声分别为有色噪声情况下,研究连续时间非线性分数阶系统的自适应扩展卡尔曼滤波器设计问题.通过G-L差分方法,对连续时间分数阶系统方程进行离散化,并利用一阶泰勒展式对非线性系统线性化.通过构造由状态量,未知参数和有色噪声的增广向量以及建立其相关的增广方程来对系统中存在的未知参数和有色噪声进行处理,并提出自适应分数阶扩展卡尔曼滤波算法.仿真实例验证了基于G-L差分的滤波算法能有效的进行状态估计和参数估计.
【学位授予单位】:辽宁大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN713

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 孙洪广;常爱莲;陈文;张勇;;反常扩散:分数阶导数建模及其在环境流动中的应用[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2015年10期
2 谷丰;周楹君;何玉庆;韩建达;;非线性卡尔曼滤波方法的实验比较[J];控制与决策;2014年08期
3 卫一恒;朱敏;彭程;王永;;不确定分数阶时滞系统的鲁棒稳定性判定准则[J];控制与决策;2014年03期
4 刘彦;蒲亦非;沈晓东;周激流;;分数阶Unscented卡尔曼滤波器研究[J];电子与信息学报;2012年06期
5 王小旭;梁彦;潘泉;赵春晖;李汉舟;;带有色量测噪声的非线性系统Unscented卡尔曼滤波器[J];自动化学报;2012年06期
6 左凯;孙同景;李振华;陶亮;;二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像处理中的应用[J];电子与信息学报;2010年12期
7 薛定宇;赵春娜;;分数阶系统的分数阶PID控制器设计[J];控制理论与应用;2007年05期
8 同登科,王瑞和,杨河山;管内非Newton流体分数阶流动的精确解[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2005年03期
9 曾庆山,冯冬青,曹广益;基于分数阶微分方程描述的系统的能控性和能观性判据[J];郑州大学学报(工学版);2004年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毛北行;程春蕊;;分数阶复杂网络系统的混沌同步研究[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2015年Z2期
2 李新波;付云博;姜良旭;杜娟;石要武;杨志刚;;神经网络分数阶PI~μD~λ在压电叠堆控制中的应用[J];光学精密工程;2015年12期
3 麦云飞;童骏民;;基于分数阶控制的液压加载系统设计与仿真[J];上海理工大学学报;2015年06期
4 Yi-Heng Wei;Zhen-Yuan Sun;Yang-Sheng Hu;Yong Wang;;On Fractional Order Adaptive Observer[J];International Journal of Automation and Computing;2015年06期
5 黄玉龙;张勇刚;李宁;赵琳;;一种带有色量测噪声的非线性系统辨识方法[J];自动化学报;2015年11期
6 杨红;彭军;钱志龙;许百如;;基于Bayes估计的离散Kalman滤波相关观测融合[J];数据采集与处理;2015年06期
7 鲍雪;王大志;杨永生;;基于CAPSO算法的修正炮弹分数阶控制器设计[J];仪器仪表学报;2015年11期
8 庞国飞;陈文;张晓棣;孙洪广;;复杂介质中扩散和耗散行为的分数阶导数唯象建模[J];应用数学和力学;2015年11期
9 李鹏;顾宏斌;吴东苏;;头盔显示器伺服系统动平台参数辨识方法[J];交通运输工程学报;2015年05期
10 许颜贺;周建中;薛小明;夏鑫;裴翔羽;李超顺;;抽水蓄能机组空载工况分数阶PID调节控制[J];电力系统自动化;2015年18期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周祥春;孙洪广;陈文;郝笑笑;;分形结构中粒子扩散过程随机模拟[J];计算机辅助工程;2015年01期
2 魏喜庆;宋申民;;无模型容积卡尔曼滤波及其应用[J];控制与决策;2013年05期
3 陈世明;郑丽楠;吴龙龙;方华京;;面向3维空间的移动机器人快速自适应SLAM算法[J];信息与控制;2012年04期
4 张康;王兆印;韩鲁杰;余国安;;来沙条件对河床结构及推移质运动的影响过程[J];清华大学学报(自然科学版);2012年06期
5 陈炳文;王文伟;秦前清;;基于分数阶积分算子的红外弱小目标检测[J];控制与决策;2012年01期
6 吴萌;马杰;田金文;刘劲;;自适应无迹卡尔曼滤波算法在地磁导航中的应用[J];信息与控制;2011年04期
7 ;Further Results on Delay-distribution-dependent Robust Stability Criteria for Delayed Systems[J];International Journal of Automation & Computing;2011年01期
8 左凯;孙同景;李振华;陶亮;;二维分数阶卡尔曼滤波及其在图像处理中的应用[J];电子与信息学报;2010年12期
9 朱志宇;杨官校;;基于Stiefel流形的粒子滤波器研究[J];物理学报;2010年12期
10 齐乃明;秦昌茂;王威;;分数阶系统的最优Oustaloup数字实现算法[J];控制与决策;2010年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高哲;廖晓钟;;一种线性分数阶系统稳定性的频域判别准则[J];自动化学报;2011年11期
2 朱军辉;;具有无穷平衡点的分数阶新混沌系统的积分滑模同步[J];科学技术与工程;2019年18期
3 卢雅;赵小山;徐涛;;一类分数阶复混沌系统的异构组合同步[J];天津职业技术师范大学学报;2019年03期
4 李周红;蒋涓;;基于积极控制的两个不同分数阶混沌系统的反同步[J];玉溪师范学院学报;2018年04期
5 杨宸;;基于对角占优准则的分数阶系统同步控制[J];科技展望;2014年13期
6 阎晓妹;尚婷;赵小国;;基于分数阶滑模控制器的不确定分数阶混沌系统同步[J];应用数学学报;2018年06期
7 陆瑶;;基于调制函数法的分数阶系统参数辨识[J];科学技术创新;2018年33期
8 杨朋飞;刘冬梅;高宁;白珍龙;;分数阶控制系统的稳定性理论研究[J];仪器仪表用户;2018年05期
9 毛北行;;两类分数阶系统的观测器同步[J];吉林大学学报(理学版);2017年01期
10 刘焕霞;赵鑫;林崇;马瑞兰;;广义分数阶混沌系统的鲁棒同步研究[J];青岛大学学报(工程技术版);2018年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗绍凯;;分数阶动力学的分析力学方法[A];数学力学物理学高新技术交叉研究进展 ——中国交叉科学学会第十七届学术年会论文集[C];2018年
2 蒋静菲;曹登庆;陈华涛;;一类可变分数阶系统的稳定性与控制[A];第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2015年
3 申永军;杨绍普;温少芳;牛江川;;分数阶系统的动力学与控制[A];第十届动力学与控制学术会议摘要集[C];2016年
4 薛定宇;白鹭;;分数阶系统的仿真方法(英文)[A];系统仿真技术及其应用学术论文集(第15卷)[C];2014年
5 王在华;;分数阶系统的实验建模、稳定性分析与数值求解[A];第六届全国动力学与控制青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2012年
6 高哲;黄晓敏;陈小姣;;基于Tustin生成函数的自适应分数阶扩展卡尔曼滤波器[A];第十六届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2019年
7 申永军;杨绍普;邢海军;;单自由度分数阶系统的动力学分析[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年
8 胡轶超;李东海;;分数阶系统的PID控制器整定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 许建强;;参数不确定分数阶统一混沌系统的自适应同步[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 刘瑞娟;聂卓赟;潘秋萍;;基于等价输入干扰方法的分数阶系统扰动抑制[A];第36届中国控制会议论文集(G)[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任国健;复杂环境中复杂网络的协同分析和协调控制[D];北京交通大学;2019年
2 叶燕燕;基于非连续通信控制的分数阶多自主体系统一致性研究[D];华中科技大学;2019年
3 俞亚娟;几类分数阶模型及其动力学[D];南京航空航天大学;2017年
4 温少芳;分数阶参激系统的动力学与控制研究[D];石家庄铁道大学;2018年
5 辛瑞昊;高精稳瞄陀螺吊舱扰动信号滤波与抑制方法研究[D];长春理工大学;2018年
6 马龙;分数阶电路的性质及综合方法研究[D];华北电力大学(北京);2018年
7 林晓然;分数阶非线性系统动力学特性及其图像处理应用研究[D];重庆大学;2018年
8 李晓;分数阶系统智能参数辨识与控制[D];燕山大学;2017年
9 陈曦;分数阶DC-DC变换器解析建模方法与非线性动力学特性研究[D];华南理工大学;2018年
10 刘禄;分数阶过程控制系统设计方法研究[D];东北大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 巩全壹;再生核-移位勒让德基函数法求解若干分数阶微分方程[D];哈尔滨师范大学;2019年
2 邓虹燕;两类分数阶发展方程的能稳性[D];西南大学;2019年
3 张建梅;几类分数阶神经网络的同步分析[D];西南大学;2019年
4 缪世琴;分数阶电路仿真平台的设计与开发[D];华北电力大学;2019年
5 张宇婷;一类分数阶不连续神经网络系统的动力学分析[D];北京交通大学;2019年
6 蔡娣;一类对分数阶非线性系统参数估计的算法设计[D];北京交通大学;2019年
7 孙靖;机载光电稳瞄平台鲁棒控制方法研究[D];长春理工大学;2019年
8 李雅君;分数阶线性系统稳定性研究与应用[D];电子科技大学;2019年
9 陈刚;改进的分数阶PID控制算法及其应用[D];合肥工业大学;2019年
10 吕玉姣;分数阶耦合反应扩散神经网络的同步控制研究[D];新疆大学;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026