检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：侯江宽太原理工大学

学位级别：硕士

最近几年,针对固定翼以及多旋翼等无人飞行器在理论和应用方面的研究变得越来越火热,很多高校以及研究机构都投入了大量的资金进行相关研究。四轴飞行器与其他航空器相比制作相对简单、价格也较为低廉,但却是一个拥有六个自由度四个执... 详细信息

最近几年,针对固定翼以及多旋翼等无人飞行器在理论和应用方面的研究变得越来越火热,很多高校以及研究机构都投入了大量的资金进行相关研究。四轴飞行器与其他航空器相比制作相对简单、价格也较为低廉,但却是一个拥有六个自由度四个执行机构的复杂不稳定的欠驱动系统。由于自由度和执行机构之间的非线性耦合,四轴飞行器的稳定控制变得更加艰难。也因此,其成为很多高校的数学建模仿真和控制算法验证的首选研究平台。本文针对四轴飞行器在其姿态控制以及其捷联惯导系统的传感器校准和姿态解算模块设计方面存在的问题做了以下工作:1、针对捷联惯导系统使用的MEMS传感器组成的惯性测量单元精度低、噪声大、容易引起积分漂移的特点,建立了惯性传感器以及磁力计误差模型并在此基础上对校准算法进行了优化,然后对传感器数据做了滤波处理。实验结果表明该算法可以显著降低传感器的测量误差,提高传感器抗干扰能力。2、提出了一种改进型自适应无迹卡尔曼姿态更新算法(Improved Adaptive Unscented Kalman Filter for Attitude Determination,IAUKF),通过将无迹卡尔曼滤波器与自适应Sage-Husa算法相结合,使观测方程的量测噪声统计特性在线更新,每次迭代只更新三个姿态角。该算法能够有效的解决MEMS陀螺仪的漂移和噪声问题。减小了运动加速度对加速度计的影响,提高了姿态更新算法的抗干扰能力,避免了扩展卡尔曼波姿态更新算法在线性化时的截断误差。其静态RMS误差小于0.75?,动态RMS误差小于1.65?。该算法特别适用于对于姿态解算精度要求高的中小型四轴飞行器的捷联惯导系统设计。3、针对PID控制器在四轴飞行器姿态控制过程中容易过饱和、超调较大的问题,为了进一步提升控制效果,在传统双闭环PID控制器的基础上对姿态环PID控制器结构进行了进一步的优化。并且使用自抗扰控制器代替了角速度环的PID控制器,设计了PD-ADRC层叠控制器。在MATLAB/SIMULINK中进行了仿真测试取得了期望效果。姿态和角速度跟踪曲线几乎没有超调,该控制策略有效的提高了姿态控制稳定性。最后在自行设计和制作的飞行控制板(自驾仪)上,对IAUKF姿态更新算法以及PD-ADRC姿态控制算法进行了进一步的验证和应用,取得了良好的控制效果,实现了四轴飞行器的稳定控制。

关键词：姿态解算无迹卡尔曼滤波器姿态控制自抗扰控制器

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非线性化工过程的分布式无迹卡尔曼滤波方法研究

非线性化工过程的分布式无迹卡尔曼滤波方法研究

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作者：王立梅沈阳化工大学

学位级别：硕士

在科技和数字化时代,各种现代工业正朝着数字化转型。现有的过程模型、先进的传感器技术、增强的计算能力和广泛的数据分析技术,为现代工业的数字化改造奠定了坚实的基础。在各种数据分析技术中,卡尔曼滤波及其衍生的非线性滤波器是预... 详细信息

在科技和数字化时代,各种现代工业正朝着数字化转型。现有的过程模型、先进的传感器技术、增强的计算能力和广泛的数据分析技术,为现代工业的数字化改造奠定了坚实的基础。在各种数据分析技术中,卡尔曼滤波及其衍生的非线性滤波器是预测状态信息的有力工具,能够为系统提供实时可用的状态信息。在过程操作中,使用更可靠的状态信息,能够提高控制性能,提高生产率。本文针对非线性化工过程的分布式状态估计问题,将无迹卡尔曼滤波器引入分布式框架中,研究了分布式状态估计中的通信延迟问题和双时间尺度问题,研究内容及贡献如下: (1)连续搅拌反应釜作为化学反应器在许多工业过程中被采用,它的特点是非线性强,同时涉及的变量多,尤其在带约束复杂化工过程中,对于其状态变量的实时跟踪难度较高。针对它的特点,利用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波两种方法对其进行状态估计,对比了两种方法的估计效果。仿真结果表明,无迹卡尔曼滤波优于扩展卡尔曼滤波能够更有效地处理带约束化工过程中非线性系统状态估计问题。 (2)针对通信延迟影响下非线性系统的状态估计问题,提出了一种分布式无迹卡尔曼滤波器估计算法。首先考虑了一类由多个子系统组成的非线性系统,各子系统之间通过自身的状态相互作用;然后基于无迹卡尔曼滤波器原理,给每个子系统设计了相应的局部状态估计器来估计子系统的状态;各局部状态估计器通过通信网络来交换信息,考虑了通信时可能存在时变延迟,提出了一种状态预测器生成延迟子系统的状态预测,补偿延迟带来的影响。最后,通过对上述连续搅拌釜式反应器及分离过程工艺实例的应用,说明了所提出的分布式状态估计方案的有效性和适用性。 (3)在工程实际问题中,被估计的对象通常不止在一个时间尺度下变化。将动态特性相差较大的状态放在同一时间尺度上估计不仅会影响估计结果,还会增加计算量。针对不同时间尺度下非线性系统的状态估计问题,提出了一种基于双时间尺度的分布式状态估计算法。首先,对一类在奇异摄动系统框架下的非线性双时间尺度系统进行分解,得到降阶快系统和降阶慢系统。然后将慢系统分解为多个相互通信的慢子系统,同时建立慢子系统向快系统的单向通信。在提出的分布式状态估计方案中,为快系统和慢子系统设计了不同的局部无迹卡尔曼滤波器和算法流程,分别估计快变量和慢变量的状态。最后,在上述连续搅拌釜式反应器及分离过程工艺实例中验证了方法的有效性和可行性。

关键词：非线性系统分布式状态估计无迹卡尔曼滤波器通信延迟双时间尺度

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农机视觉和GPS组合导航方法研究

农机视觉和GPS组合导航方法研究

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作者：吴超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

农机导航是实现农机自动行驶，提升农业智能化程度的重要技术。农机导航技术是通过一些传感器，利用光、电磁波以及卫星信号等来测量获取周围信息，以实现对自身的定位，按照预先已有知识（如地图等）规划的路线进行运动的技术。如今常... 详细信息

农机导航是实现农机自动行驶，提升农业智能化程度的重要技术。农机导航技术是通过一些传感器，利用光、电磁波以及卫星信号等来测量获取周围信息，以实现对自身的定位，按照预先已有知识（如地图等）规划的路线进行运动的技术。如今常见的导航技术有视觉导航和GPS导航等，视觉导航技术波动的关键原因是光照因素，且图像中包含的数据较多，难以做到实时性;GPS导航在室内信号差，且想要实现精准定位需要价格较高的接收设备。　　针对上述问题，本文拟提出一种基于视觉和GPS导航的组合导航方法，结合两者的优点来提升定位精度，利用无迹卡尔曼滤波器（UKF）来融合两种导航方式获取的数据，完成数据滤波，提升导航定位的精度。本文基于阿克曼转弯模型，为避免农机自动驾驶过程中的压苗问题，提出了基于前进-后退转弯策略的自动转弯方法，同时提出了一种优化算法实现更好的性能。本文利用组合导航方法实现农机在农田中自动行驶的直行，基于自动转弯寻优方法实现农机自动驾驶的转弯，从而避免自动驾驶转弯过程中压苗的损失。　　针对农机自动驾驶过程中的直行行驶，本文从视觉导航与GPS导航两个部分从环境获取数据并进行处理，得到处理后的数据后将其传递至UKF中进行滤波操作实现预测与更新。视觉导航中的处理主要包含图像预处理和导航点提取技术，对于图像预处理部分本文选择效果最好的方法进行处理。针对导航点提取中不同于常见的特征点拟合技术，本文提出一特征点提取方法可以直接在得到预处理图像后就直接得到导航特征点，减少了提取特征点的时间。特征点提取之后，实现像素坐标、图像坐标、农机坐标以及世界坐标的转换，同时GPS设备得到的经纬度坐标也需要在世界坐标系下表示。在得到同一坐标系下的导航点数据后，UKF将GPS和视觉数据进行组合并滤波，得到导航点的位置并进行导航。组合导航实验使用模拟方式，以GPS数据为标准比对组合导航与视觉导航得到数据的误差。实验表明组合导航相比单一使用视觉导航的定位效果要有较大提升。　　针对农机自动驾驶过程中的转弯行驶，本文基于阿克曼转弯模型，设计与实现基于前进-后退策略的转弯算法。为了验证方法的有效性，本文根据实际情况来构建模型，进行模拟实验，对30度到45度之间的转弯角度进行寻优操作。实验结果表明寻优算法能够快速搜寻出最优转弯方法，并能够有效完成转弯任务。

关键词：组合导航视觉导航全球定位系统无迹卡尔曼滤波器

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脉冲多普勒雷达解模糊方法研究

脉冲多普勒雷达解模糊方法研究

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作者：崔宏宇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着武器装备性能提升和战场环境日益复杂,对基于机载脉冲多普勒雷达的地面目标探测提出了更高的要求。机载脉冲多普勒雷达有低、中、高三种脉冲重复频率的工作模式,每种工作模式下均会产生模糊问题,导致无法得到目标的准确位置和速度... 详细信息

随着武器装备性能提升和战场环境日益复杂,对基于机载脉冲多普勒雷达的地面目标探测提出了更高的要求。机载脉冲多普勒雷达有低、中、高三种脉冲重复频率的工作模式,每种工作模式下均会产生模糊问题,导致无法得到目标的准确位置和速度信息。本文针对中脉冲重复频率模式下对轮式车辆探测中的距离模糊与速度模糊问题,开展解距离模糊和速度模糊、以及解决盲速问题的方法研究。主要研究内容如下:(1)从雷达信号测量方式、模糊产生原理等角度深入分析了距离模糊、速度模糊的产生原因。通过对车轮运动与杂波建模,分析了轮式车辆多普勒信号的特征,以及利用该特征探测目标的可行性,为解决盲速问题提供了先决条件。(2)针对传统解模糊算法中的一维集算法与滑窗聚类法产生的计算量大、边界效应和盲速等问题,提出了基于一维集算法与滑窗聚类法改进的交叉门算法。该算法通过将滑窗的搜索范围进行部分交叉重叠,以及一维集算法确认数据的方式解决了边界效应问题,并利用轮式车辆多普勒信号的特征,解决了盲速问题。通过仿真实验对该算法的有效性进行了分析,验证了该算法可以有效解决计算量大、边界效应以及盲速问题。(3)针对使用脉冲重复频率组解模糊时脉冲重复频率选择较为困难的问题,提出了一种在单中脉冲重复频率下基于概率数据关联的解模糊算法。该方法主要通过利用概率数据关联的思想及方法,以及将模糊距离向量测预测逼近的方式解速度模糊与距离模糊。仿真实验表明,该算法可以有效解决距离模糊与速度模糊的问题。

关键词：脉冲多普勒雷达距离模糊速度模糊车轮多普勒信号无迹卡尔曼滤波器概率数据关联

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一种基于房室平面泵模型的心功能诊断方法

一种基于房室平面泵模型的心功能诊断方法

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作者：黄欢杨跃 221116 江苏省徐州市铜山区上海路101号

一种基于房室平面泵模型的心功能诊断方法，包括：通过临床获取的心脏核磁共振图像，在图像上对左心室区域进行分割后计算左心室容积和流量，通过对房室特征点运动轨迹的跟踪计算出房室平面位移和速度，基于心脏动力学实现对左心室的模... 详细信息

标准号: CN115349851A

一种基于房室平面泵模型的心功能诊断方法，包括：通过临床获取的心脏核磁共振图像，在图像上对左心室区域进行分割后计算左心室容积和流量，通过对房室特征点运动轨迹的跟踪计算出房室平面位移和速度，基于心脏动力学实现对左心室的模型构建，通过无迹卡尔曼滤波器进行系统辨识，最后通过非线性优化的方法对模型参数进行优化，利用心脏参数实现心功能诊断。本发明的方法可以实现心脏磁共振短轴图像的准确分割，有效地解决了需要人工描绘轮廓的费时费力问题；并克服传统归一化互相关匹配法跟踪不准确的问题，所测得的房室平面位移曲线更符合生理学表现；构建了新的心脏模型，可以更为准确地刻画心脏的动力学特征，再通过无迹卡尔曼滤波器确保辨识参数的可靠性，方法简单且辨识准确度高，最后通过非线性优化对左心室模型进行优化处理，所得参数稳定，准确，能够协助医生进行心脏疾病诊断。

关键词：左心室无迹卡尔曼滤波器非线性优化心功能诊断平面位移辨识心脏核磁共振图像心脏疾病诊断动力学特征计算左心室心脏磁共振心脏动力学准确度参数稳定短轴图像模型参数模型构建系统辨识心脏参数心脏模型优化处理运动轨迹泵模型归一化互相关匹配法特征点有效地分割跟踪生理学构建费力刻画图像描绘医生优化表现

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一种基于加性潜变量的扩维卡尔曼滤波方法

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电子科技 2023年第5期36卷 47-54页

作者：林志鹏孙晓辉文成林杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018 广东石油化工学院自动化学院广东茂名525000

现有面对非线性系统所设计的卡尔曼滤波器的性能常随着非线性程度的增强而逐步退化。为了弥补扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波在线性化过程中的不足之处,文中针对一类由线性项和非线性项累加组成的强非线性系统,建立了一种基于潜变量的... 详细信息

现有面对非线性系统所设计的卡尔曼滤波器的性能常随着非线性程度的增强而逐步退化。为了弥补扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波在线性化过程中的不足之处,文中针对一类由线性项和非线性项累加组成的强非线性系统,建立了一种基于潜变量的扩维卡尔曼滤波方法。该方法将非线性项定义为原始系统的潜变量,并建立了关于潜变量的线性动态关联模型,将潜变量扩维到系统原始的状态变量中,从而建立以原始变量和潜变量为基础的线性系统模型。最后设计出该类系统的高阶扩维卡尔曼滤波器,并经过MATLAB仿真验证了新设计滤波器的有效性与准确性。

关键词：非线性扩展卡尔曼滤波器无迹卡尔曼滤波器线性化潜变量动态关联模型扩维状态变量

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一种基于分数阶多新息双无迹卡尔曼滤波联合估计锂电池SOC和SOH的方法

一种基于分数阶多新息双无迹卡尔曼滤波联合估计锂电池SOC和SOH的...

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作者：李伟朱永龙李思闫文豪张西镚张延宇周毅 450046 河南省郑州市郑东新区明理路北段379号

本发明公开了一种基于分数阶多新息双无迹卡尔曼滤波联合估计锂电池SOC和SOH的方法，首先建立分数阶二阶RC等效电路模型，提高了端电压估计的准确性，并利用遗传算法辨识得到分数阶模型的参数；基于分数阶模型，提出了多新息双无迹卡尔... 详细信息

标准号: CN116298904A

本发明公开了一种基于分数阶多新息双无迹卡尔曼滤波联合估计锂电池SOC和SOH的方法，首先建立分数阶二阶RC等效电路模型，提高了端电压估计的准确性，并利用遗传算法辨识得到分数阶模型的参数；基于分数阶模型，提出了多新息双无迹卡尔曼滤波器估计动力电池的剩余电量和健康状态，不仅解决了非线性问题线性化所带来的系统误差的问题，而且使用过去一段时间的观测值来对下一时刻的状态进行补偿，提高了剩余电量估计和健康状态估计的估计精度和鲁棒性。本发明所提出方法能够实时估计动力电池剩余电量和健康状态，收敛性好，估计精度高，计算量小，具有良好的应用场景。

关键词：分数阶健康状态动力电池剩余电量新息无迹卡尔曼滤波器无迹卡尔曼滤波等效电路模型剩余电量估计遗传算法辨识非线性问题端电压联合估计实时估计系统误差应用场景计算量鲁棒性收敛性线性化锂电池二阶观测

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一种基于改进LSTM模型的动作预估评定方法

一种基于改进LSTM模型的动作预估评定方法

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作者：谢谭李胜云邰海军曾凡柯钦瑜蒋伟 100010 北京市东城区王府井大街138号新东安办公楼2座7层787号写字间

一种基于改进LSTM模型的动作预估评定方法，它包括如下步骤：步骤一，采集T‑1时刻的人体姿态节点的17个数据点，经过姿态预测模型，输出下一时刻人体姿态的预测值；步骤二，T时刻视频帧经过HRNet，输出人体姿态的观测数据；步骤三，将T... 详细信息

标准号: CN112149613A

一种基于改进LSTM模型的动作预估评定方法，它包括如下步骤：步骤一，采集T‑1时刻的人体姿态节点的17个数据点，经过姿态预测模型，输出下一时刻人体姿态的预测值；步骤二，T时刻视频帧经过HRNet，输出人体姿态的观测数据；步骤三，将T时刻人体姿态的观测数据与人体姿态节点预测数据，经过无迹卡尔曼滤波器滤波，得到精度更高的T时刻人体姿态节点数据。本发明根据所获得的实时的按压深度、按压部位和按压频率，绘制动态曲线图，从而可以识别并预测按压动作。而且增加注意力机制模型，使得改进后的HRNet用于心肺复苏按压动作过程中的人体姿态检测，以及为心肺复苏医学考核中假人胸部，头部等实例分割模型提供精确的主干网络，提高了模型的检测精度。

关键词：人体姿态按压动作观测数据心肺复苏无迹卡尔曼滤波器按压预估注意力机制按压部位按压频率分割模型假人胸部节点数据预测数据主干网络姿态预测输出视频帧检测预测滤波改进采集绘制评定医学考核

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一种燃料电池堆内温度估计方法

一种燃料电池堆内温度估计方法

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作者：魏中宝朱昱锦何洪文 100089 北京市海淀区中关村南大街5号院

本发明提供一种燃料电池堆内温度估计方法，包括以下步骤：S1.采集燃料电池系统冷启动相关数据；S2.建立燃料电池电堆的离散化温度模型；S3.获取实验数据，建立水泵和冷却液模型；S4.利用IPSO算法辨识模型参数；S5.生成输入数据序列，训... 详细信息

标准号: CN117195670A

本发明提供一种燃料电池堆内温度估计方法，包括以下步骤：S1.采集燃料电池系统冷启动相关数据；S2.建立燃料电池电堆的离散化温度模型；S3.获取实验数据，建立水泵和冷却液模型；S4.利用IPSO算法辨识模型参数；S5.生成输入数据序列，训练LSTM模型，估计电堆温度；S6.利用无迹卡尔曼滤波器进一步减小估计误差。本发明在不影响电堆运行性能与系统集成度的前提下估计电堆温度，同时对环境温度变化、电流负载突变等具有较好的鲁棒性。

关键词：电堆无迹卡尔曼滤波器辨识模型参数环境温度变化燃料电池电堆燃料电池系统输入数据序列冷却液模型燃料电池堆系统集成度电流负载估计误差实验数据温度估计温度模型运行性能冷启动离散化鲁棒性减小算法水泵突变采集

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一种基于非线性融合滤波的液位仪噪声优化方法

一种基于非线性融合滤波的液位仪噪声优化方法

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作者：文成林沈平旭沈硕 310018 浙江省杭州市钱塘新区白杨街道2号大街

本发明涉及一种基于非线性融合滤波的液位仪噪声优化方法。本发明构建一个由线性卡尔曼模型和非线性无迹卡尔曼模型叠加的混合非线性系统融合模型。通过卡尔曼滤波器对线性部分估计得到最优估计和无迹卡尔曼滤波器对非线性部分进行估计... 详细信息

标准号: CN111756353A

本发明涉及一种基于非线性融合滤波的液位仪噪声优化方法。本发明构建一个由线性卡尔曼模型和非线性无迹卡尔曼模型叠加的混合非线性系统融合模型。通过卡尔曼滤波器对线性部分估计得到最优估计和无迹卡尔曼滤波器对非线性部分进行估计，将原非线性滤波问题转化为一个多模型优化滤波估计问题。利用残差的似然函数确定两个滤波器的权重，将融合后的状态估计值和估计误差协方差进行迭代，对声波传感器液位仪模型在测量液面过程中的噪声进行滤波优化，提高了液位仪测量液位的精度。

关键词：液位仪滤波无迹卡尔曼滤波器滤波器卡尔曼滤波器非线性滤波混合非线性声波传感器测量液面估计误差滤波估计模型优化似然函数问题转化系统融合噪声优化状态估计最优估计融合测量液协方差残差迭代构建权重无迹叠加噪声优化

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