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卫星自主导航中的偏差分离鲁棒滤波

宇航学报 2009年第3期30卷 953-956,966页

作者：李明群魏春岭袁军倪茂林北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术国家级重点实验室北京100190

研究卫星自主导航中的滤波算法。在以地心矢量为观测量的卫星自主导航系统中,由于观测模型不准、测量设备精度有限等因素,使得系统的观测量存在多种偏差,最终问题可抽象为观测量中含有偏差的离散线性系统的状态估计问题。把观测量中难... 详细信息

研究卫星自主导航中的滤波算法。在以地心矢量为观测量的卫星自主导航系统中,由于观测模型不准、测量设备精度有限等因素,使得系统的观测量存在多种偏差,最终问题可抽象为观测量中含有偏差的离散线性系统的状态估计问题。把观测量中难以建模的复杂时变偏差看作不确定项,用一个模型误差界参数来描述不确定性的影响,由此设计鲁棒卡尔曼滤波器。进一步,把常值偏差与状态进行分离,分别构造无常偏的鲁棒滤波器和针对常偏的鲁棒滤波器,最终得到偏差分离鲁棒滤波算法。仿真表明该算法可以有效地抑制系统中的不确定性偏差,明显提高了卫星自主导航的精度。

关键词：鲁棒滤波偏差分离卫星自主导航

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用偏差分离估计的鲁棒Kalman滤波算法

控制与决策 1991年第6期6卷 413-417,439页

作者：张汉国张洪钺北京航空航天大学自控系 100083

本文针对带模型误差系统,利用偏差分离估计提出了一种鲁棒Kalman滤波算法,并给出了该算法的渐近稳定条件。仿真结果表明本文算法是有效的。

关键词：鲁棒 Kalman滤波器算法偏差分离

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基于偏差分离的同步发电机非线性励磁控制

电力系统及其自动化学报 2014年第3期26卷 31-34页

作者：郭刚刘觉民鲁文军向增肖乐秦攀湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

为改善基于微分几何的非线性控制方法对模型和干扰不确定性的鲁棒性,在考虑干扰、系统模型及参数不确定性的前提下,提出了一种基于偏差分离的非线性控制策略,并给出了控制变量的构造方法和一般表达式,进而将其应用于同步发电机励磁控制... 详细信息

为改善基于微分几何的非线性控制方法对模型和干扰不确定性的鲁棒性,在考虑干扰、系统模型及参数不确定性的前提下,提出了一种基于偏差分离的非线性控制策略,并给出了控制变量的构造方法和一般表达式,进而将其应用于同步发电机励磁控制。针对单机无穷大系统,利用所提出的控制策略设计了一种基于偏差分离的非线性励磁控制器,由PSCAD/EMTDC仿真得到的结果验证了所提方法的正确性和控制策略的有效性。

关键词：偏差分离非线性控制鲁棒控制励磁控制单机无穷大系统

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一类离散系统基于偏差分离的输出反馈控制

数学的实践与认识 2012年第12期24卷 194-201页

作者：陈贞丰章云杨玲玲刘治广东工业大学自动化学院广东广州510006

针对一类不确定离散系统,提出一种基于偏差分离的输出反馈双控制策略,首先设计动态输出反馈控制器镇定其标称系统(即不确定性为零的情形);然后通过构造降维观测器,在线获取不确定性信息,并采用线性的补偿器实时补偿系统的不确定性.该控... 详细信息

针对一类不确定离散系统,提出一种基于偏差分离的输出反馈双控制策略,首先设计动态输出反馈控制器镇定其标称系统(即不确定性为零的情形);然后通过构造降维观测器,在线获取不确定性信息,并采用线性的补偿器实时补偿系统的不确定性.该控制策略采用线性控制,在工程中可以方便地实现,具有好的工程意义.理论分析证明了闭环指数渐近稳定的充分条件.仿真结果表明该双控制策略的有效性.

关键词：偏差分离离散系统不确定性

基于无滚转导弹两级轴线出现偏差的级间分离运动分析

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固体火箭技术 2006年第2期29卷 83-86,90页

作者：杨涛王中伟张为华吴雄李桢国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

针对导弹飞行过程中存在扰动因素影响时两级轴线出现偏差的情况,建立了无滚转导弹的偏差分离模型。基于此模型,对常风、发动机推力偏差、连接误差等3种扰动下的导弹级间分离过程进行了仿真计算。计算结果表明,仅存在垂直风影响时,导弹... 详细信息

针对导弹飞行过程中存在扰动因素影响时两级轴线出现偏差的情况,建立了无滚转导弹的偏差分离模型。基于此模型,对常风、发动机推力偏差、连接误差等3种扰动下的导弹级间分离过程进行了仿真计算。计算结果表明,仅存在垂直风影响时,导弹俯仰角增大较多,分离过程时间减少,发动机推力正偏差和横移加快弹体分离,发射时助推级俯仰角不变,不同主级连接误差对分离过程时间影响微弱。计算结果与飞行力学理论一致,进一步证明了偏差分离模型的正确性。

关键词：导弹扰动偏差分离级间分离

基于ATSUKF算法的卫星姿控系统故障估计

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航空学报 2019年第5期40卷 218-227页

作者：陈雪芹孙瑞吴凡蒋万程哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

针对卫星姿态控制过程中可能发生的执行机构或敏感器故障,提出了一种基于无损卡尔曼滤波(UKF)及偏差分离原理的自适应二阶无损卡尔曼滤波(ATSUKF)算法。首先,提出TSUKF算法,通过UKF处理姿态机动时的非线性并通过偏差分离原理将非线性系... 详细信息

针对卫星姿态控制过程中可能发生的执行机构或敏感器故障,提出了一种基于无损卡尔曼滤波(UKF)及偏差分离原理的自适应二阶无损卡尔曼滤波(ATSUKF)算法。首先,提出TSUKF算法,通过UKF处理姿态机动时的非线性并通过偏差分离原理将非线性系统的状态及故障分别估计,避免非线性模型的线性化过程同时降低了计算过程中的矩阵维度。然后,在TSUKF算法的基础上提出了ATSUKF算法,通过滑动窗口内的残差计算自适应矩阵,使滤波器在统计特性不准确的情况下仍然具有较快的收敛速度,特别适用于卫星快速机动过程中的姿态与故障估计。数值仿真结果表明,ATSUKF算法相较于TSUKF算法能有效降低统计特性不准对系统造成的不利影响,实现卫星姿态、执行机构/敏感器故障的快速估计。

关键词：故障估计偏差分离无损卡尔曼滤波(UKF) 自适应估计卫星姿态控制

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基于输出反馈的双线性控制系统

控制与决策 2011年第10期26卷 1549-1552,1561页

作者：杨玲玲章云陈贞丰广东工业大学自动化学院广州510060

非线性和不确定性是制约控制系统性能的主要因素,鉴于此,提出了一种基于偏差分离的双线性输出反馈控制策略,并给出了双线性输出反馈控制系统指数渐近稳定的充分条件.该策略由常规PID控制器和线性补偿控制器两部分组成,在线获取模型偏差... 详细信息

非线性和不确定性是制约控制系统性能的主要因素,鉴于此,提出了一种基于偏差分离的双线性输出反馈控制策略,并给出了双线性输出反馈控制系统指数渐近稳定的充分条件.该策略由常规PID控制器和线性补偿控制器两部分组成,在线获取模型偏差信息并进行补偿控制,控制器结构简单,具有较好的工程意义.仿真结果表明了所提出的双线性输出反馈控制策略的有效性.

关键词：双线性控制输出反馈偏差分离非线性不确定性

基于鲁棒滤波的SINS/GPS松组合导航系统的校正方法

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扬州大学学报（自然科学版） 2020年第6期23卷 73-78页

作者：尤杰高红莲曹松银扬州大学信息工程学院江苏扬州225127

针对松组合下的捷联式惯性导航(strapdown inertial navigation system,SINS)/全球定位(global positioning system,GPS)组合系统,研究基于鲁棒卡尔曼滤波器的组合导航系统的校正方法.首先,以SINS的误差方程作为状态方程,以SINS和GPS的... 详细信息

针对松组合下的捷联式惯性导航(strapdown inertial navigation system,SINS)/全球定位(global positioning system,GPS)组合系统,研究基于鲁棒卡尔曼滤波器的组合导航系统的校正方法.首先,以SINS的误差方程作为状态方程,以SINS和GPS的位置差和速度差作为观测量,构建组合导航系统的误差模型;然后,针对模型误差采用偏差分离估计方法,设计一种新型的鲁棒卡尔曼滤波器.基于偏差分离估计的鲁棒卡尔曼滤波器仿真结果表明,松组合导航系统优于传统的SINS导航系统,而与松组合系统间接滤波下的输出校正相比,反馈校正下的位置误差和速度误差的收敛速度加快、精度提高,可以有效提高系统的导航性能.

关键词：组合导航偏差分离卡尔曼滤波器

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卫星姿控系统执行机构故障检测与估计

卫星姿控系统执行机构故障检测与估计

作者：孙瑞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在卫星姿态控制系统中,保证其可靠性和安全性尤为重要,这关系着项目是否能够达到预期目标、空间任务能否顺利完成,故障诊断在这方面起着重要的作用。本文以卫星姿态控制系统的执行机构(以反作用飞轮为主)为研究对象,主要研究执行机构突... 详细信息

在卫星姿态控制系统中,保证其可靠性和安全性尤为重要,这关系着项目是否能够达到预期目标、空间任务能否顺利完成,故障诊断在这方面起着重要的作用。本文以卫星姿态控制系统的执行机构(以反作用飞轮为主)为研究对象,主要研究执行机构突变型故障的检测与估计问题,使用广义似然比(GLR)检验对故障进行检测并对状态进行校正,使用二阶扩展Kalman滤波(TSEKF)对故障幅值进行估计,论文工作主要包括以下几个方面。首先,给出卫星姿态描述方式,建立卫星姿态动力学与运动学方程,通过分析卫星姿态控制系统的单机故障实例,对反作用飞轮可能出现的故障进行分析并建模。其次,基于原N阶GLR算法的基本思想,结合增广状态Kalman滤波(ASKF),针对卫星姿态控制系统在无穷小角位移假设下可以近似线性化的特点,提出基于GLR-ASKF算法的线性检测与估计算法,在姿态稳定时用于执行机构加性故障的检测与估计,避免同一次故障的多次警报,同时提高对故障幅值的估计准确度,缩短估计过程的收敛时间。接下来,基于偏差分离估计算法的基本思想,结合扩展Kalman滤波(EKF),针对卫星姿态控制系统在姿态机动时非线性无法忽略的特点,推导基于二阶扩展Kalman滤波(TSEKF)的非线性估计算法,可以在姿态机动时用于执行机构的故障估计,提高估计的准确度。在此基础上,考虑GLR算法的基本思想,结合TSEKF,提出基于非线性GLR-TSEKF算法的非线性检测与估计算法,在姿态机动时用于执行机构故障的检测与估计。该方法同时具有GLR算法和TSEKF算法的优势,对姿态机动时的状态估计十分准确,对故障的检测比较及时,同时大幅度缩短了幅值估计时的收敛时间。

关键词：卫星姿态控制系统执行机构故障故障检测故障估计广义似然比偏差分离