Фильтр калмана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 65 1)4 Н 210 ЕНИЯ " 5 24 12асильев,нский 3,88, Бюл,Вурый,в и А,Г.Рач32 (088.8)рское свидекл. Н 03 ельство СССР 21/ОО, 1983 тся к в использ сов измер Цель изо и мод ОЪ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ И АВТОРСНЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относилительной технике и м.б.но для фильтрации результний физического параметраретения - повышение точно цированного фильтра Калмана при оценке состояний динамического объекта,описываемого нелинейной моделью,Устр-во содержит вычитатель 1, умножители 2, 9, 7, сумматоры 3, 13, интегратор 4, делитель 12, квадратор18. В устр-во введены два синусныхпреобразователя 5, 19, косинусныйпреобразователь 6, умножители 8, 10,16, 17, 15, блок памяти 11,. дополнительный интегратор 14. Длительностьимпульсов входного кода такова, чтобыстродействие элементов не влияетна работоспособность фильтра Калмана1 ил.1385265 -х(Е) =у+п(с),1 О где у(С) - вектор измерений;п(й) - погрешность измерений.При этом вектор измерений у(г)нелинейная функция от я у(С) = У(я);(Я ) +1 з М) -1 зователя 1.9, на вход которо где Е - 2 ая с В+И 6ая Ф и Ф шку подается с выхода треть9 - корреляциойная матрица погрешностей оценок; 30 Е(д ) =яз.п(д ),р(8+) =яз.п(ш д),ш=1,2,3.45 55 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для фильтрации результатов измерений физического параметра.Целью изобретения является повышение точности модифицированного фильтра Калмана при оценке состояний дина.мического объекта, описываемого нелицейной моделью.На чертеже приведена структурная электрическая схема фильтра Калмана. Фильтр Калмана содержит вычитатель 1, первый умножитель 2, первый, 15, сумматор 3, интегратор 4, первыйсинусный преобразователь 5, косинусный преобразователь 6, третий 7, четвертый 8, второй 9 и пятый 10 умножители, блок 11 памяти, делитель 12, 20 второй сумматор 13, дополнительный интегратор 14, восьмой 15, шестой 16 и седьмой 17 умножители, квадратор И ==М 1 Ч - корреляционная матрица винеровского стохастическогопроцесса;И - диагональная матрица дисперсий измерений;д + - оценка вектора состояниясистемы.В качестве нелинейных функций взяты функции Соответственно частные производные их имеют вид аК(яф) ай(а+)-- = соя (8 ф);а ф афа щф)50- яз.п(дф); - = ш соя 8+. (4)ад Учитывая выражения (1)-(4), фильтр Калмана работает следующим образом.На первый вход вычитателя 1 поступает входной сигнал 2 в виде параллельного двоичного кода, а на второй вход поступает сигнал (д) с выхода второго синусного преобра" 18 и второй синусный преобразователь19.Фильтр Калмана работает следующимобразом.На вход фильтра Калмана поступаетвходной сигнал где я - вектор состояния измерительной системы.Выходной сигнал фильтра Калмана определяешься выражением го сигналего умно- жителя 7, коэффициент умножения ш на который, как на пятый умножитель 10, поступает стретьего выхода блока 11 памяти. На выходе вычитателя 1 формируется сигнал ошибки 2(1 з.)- ф 8+), который действует на второйвход первого умножителя 2, на первый вход которого поступает коэффициент умно-,а Р(я ф)жения вида 9 в , И с выхода,кчетвертого,умножителя 8; на первый вход которого действует сигнал Ис первого выхода блока 11. В первом сумматоре 3 происходит суммирование величины в соответствии с (3) а сами оценки ц вырабатываются на выходе интегратора 4, с выхода которого сигнал поступает на третий умножитель 7, а также на входы первого синусного преобразователя 5 и косинусного преобразователя 6, выходные сигналы которых поступают соответственно на второй вход первого сумматора 3 и второй вход пятого умножителя 10, гдед(цф) вырабатывается сигнал - -"- , котоаВ+ ф рый поступает на второй вход четвертого умножителя 8. С выхода первого синусного преобразователя 5 сигнал Е(8+) через делитель 12 в виде1385265 12зхп(8+) поступает на первый вход второго умножителя 9, с выхода кото 1 аК(я)рого в виде ------ О посту2 даудпает на инверсный вход первого сумматора 3. На второй вход второго умножителя 9, на вторые входы восьмого 15 и седьмого 17 умножителей и на третий вход четвертого умножителя 8 поступает сигнал 0 с выхода дополнительного интегратора 14.Выход косинусного преобразователя 6 также подключен к первому входу седьмого умножителя 17, с выхода которого снимается сигнал видадй2 --- 6 действующий на второйД 4 9вход второго сумматора 13, на первый вход которого поступает значение У,дЧ(яф) ф а на инверсный - С ( --- ) Я са 8+выхода шестого умножителя 16, на второй вход которого действует сигнал с 25 квадратора 18 вида 6уНа первый вход восьмого умножителяЗЧ(а+)15 поступает сигнал в -" - с выхода 30дпятого умножителя 10, Второй синусный преобразователь 19 обеспечивает формирование сигнала (8 ф), действующего на вычитающий вход вычитателя 1. Длительность импульсов вход ного кода такова, что быстродействие элементов не влияет на работоспособность фильтра Калмана,Таким образом, предлагаемый фильтр Калмана обеспечивает получение оце нок измерений при нелинейной модели исследуемой системы. Формула изобретения45 Фильтр Калмана,содержащий вычитатель, первый вход которого является входом фильтра Калмана, последовательно соединенные первый умножитель, первый сумматор и интегратор, выход 511 оторого является выходом фильтра ВНИИПИ Заказ 1421/53 Произв.-полигр. пр-тие, г. Калмана, второй умножитель, выходкоторогосоединен с инверсным входомпервого сумматора, третий умножитель,вход которого соединен с выходом интегратора, второй сумматор, делитель иквадратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипри оценке состояний динамическогообъекта, описываемого нелинейноймоделью, введены первый и второй синусные преобразователи, косинусныйпреобразователь, дополнительный интегратор, четвертый, пятый, шестой,седьмой и восьмой умножители и блокпамяти, первый выход которого соединен с первыми входами четвертого ишестогоумножителей, второй выходблока памяти соединен с первым входомвторого сумматора, а третий выходблока памяти подключен к второму входу третьего умножителя и первому входу пятого умножителя, причем входыпервого синусного и косинусного преобразователей подключены к выходуинтегратора, выход первого синусногопреобразователя соединен с вторымвходом первого сумматора, а с первымвходом второго умножителя - черезделитель, выход косинусного преобразователя соединен с вторым входомпятого. умножителя и первым входомседьмого умножителя, выход которогосоединен с вторым входом второгосумматора, а выход пятого умножителясоединен с вторым входом четвертогоумножителя и первым входом восьмогоумножителя, выход которого черезквадратор подключен к второму входушестого умножителя, выход которогосоединен с инверсным входом второгосумматора, выход которого соединенчерез дополнительный интегратор свторыми входами второго, седьмогои восьмого умножителей и третьимвходом четвертого умножителя, выходкоторого подключен к первому входупервого умножителя, второй вход которого соединен с выходом вычитателя,второй вход которого соединен черезвторой синусный преобразователь свыходом третьего умножителя. Тираж 928 Подписное Ужгород, ул. Проектная, 4