连续时间非线性分数阶系统的无迹卡尔曼滤波器算法分析与设计研究

发布时间：2021-08-15 07:17

　　无迹卡尔曼滤波器是针对含有噪声和干扰的情况下用于状态估计的最优观测器.它不仅广泛用于整数阶系统的状态估计,而且也广泛用于估计分数阶系统的状态信息.无迹卡尔曼滤波器能够有效的解决非线性函数的干扰问题及含有噪声的非线性分数阶系统的状态估计问题.本篇论文主要实现了以下几个方面的内容:（1）针对非关联过程噪声和测量噪声的问题,研究连续时间非线性分数阶系统的无迹卡尔曼滤波器设计问题.通过Gr¨unwald-Letnikov差分方法,对含有非关联噪声的分数阶非线性系统方程进行离散化,获得系统的差分方程.在本文中提出了分数阶系统的无迹卡尔曼滤波器,并解决此类系统中存在不可微函数状态估计的问题.（2）针对非关联过程噪声和测量噪声的问题,研究连续时间非线性分数阶系统的混合扩展-无迹卡尔曼滤波器设计问题.利用Gr¨unwald-Letnikov差分和分数阶平均导数方法实现所研究的非线性分数阶系统的离散化,系统描述中的非线性函数应用于扩展卡尔曼滤波器和无迹卡尔曼滤波器.分别对当前时刻和前一时刻采用一阶泰勒展开和无迹变换的方法.结合两类卡尔曼滤波器的优点,基于分数阶平均值导数算法的混合扩展–无迹卡尔曼滤波器可... 

【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 分数阶卡尔曼滤波器的研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展动态分析
        1.2.1 分数阶卡尔曼滤波器
        1.2.2 不同干扰噪声下的分数阶卡尔曼滤波器设计
        1.2.3 分数阶卡尔曼滤波器的应用
    1.3 本文的主要内容和章节安排
2 预备知识
    2.1 分数阶微积分
        2.1.1 分数阶微积分的定义
        2.1.2 三种定义间的关系
    2.2 分数阶无迹卡尔曼滤波器的基本原理
    2.3 分数阶平均导数方法
    2.4 本章小结
3 含有非关联噪声的非线性分数阶系统的无迹卡尔曼滤波器
    3.1 基于G-L差分定义下的分数阶无迹卡尔曼滤波器
        3.1.1 问题描述
        3.1.2 主要结论
        3.1.3 仿真实验
        3.1.4 本章小结
    3.2 基于分数阶平均导数方法的分数阶混合扩展-无迹卡尔曼滤波器
        3.2.1 问题陈述
        3.2.2 主要结论
        3.2.3 仿真实验
        3.2.4 本章小结
4 含有关联噪声的非线性分数阶系统的无迹卡尔曼滤波器
    4.1 基于G-L差分定义下的分数阶无迹卡尔曼滤波器
        4.1.1 问题描述
        4.1.2 主要结论
        4.1.3 仿真实验
        4.1.4 本章小结
    4.2 基于分数阶平均导数方法的分数阶混合扩展-无迹卡尔曼滤波器
        4.2.1 问题描述
        4.2.2 主要结论
        4.2.3 仿真实验
        4.2.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]含有关联噪声的非线性分数阶系统的扩展卡尔曼滤波器设计[J]. 高哲,陈小姣.  辽宁大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]基于数据驱动EKF算法的电动汽车及插电式混合动力汽车动力电池SOC估计（英文）[J]. 刘芳,马杰,苏卫星,陈瀚宁,田慧欣,李春青.  Journal of Central South University. 2019(06)
[3]基于分数阶联合卡尔曼滤波的磷酸铁锂电池简化阻抗谱模型参数在线估计[J]. 李晓宇,朱春波,魏国,逯仁贵.  电工技术学报. 2016(24)
[4]一种考虑非高斯Lévy量测噪声下的改进分数阶卡尔曼滤波[J]. 孙永辉,高振阳,卫志农,孙国强.  控制与决策. 2016(03)
[5]一种基于分数阶卡尔曼滤波器的模型预测控制器的设计与实现[J]. 纪增浩,李大字.  北京化工大学学报(自然科学版). 2014(02)
[6]分数阶Unscented卡尔曼滤波器研究[J]. 刘彦,蒲亦非,沈晓东,周激流.  电子与信息学报. 2012(06)
[7]带有色量测噪声的非线性系统Unscented卡尔曼滤波器[J]. 王小旭,梁彦,潘泉,赵春晖,李汉舟.  自动化学报. 2012(06)



本文编号：3344079