18、基于 zonotopic Kalman 滤波的系统建模、状态估计与故障诊断方法

最新推荐文章于 2025-09-28 05:33:59 发布
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分类专栏： 滤波器设计新视角 文章标签： zonotopic Kalman滤波 系统建模 状态估计
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基于 zonotopic Kalman 滤波的系统建模、状态估计与故障诊断方法

1. 自动控制领域的关键技术概述

如今，自动控制理论和技术日新月异。自动控制系统的研究基于数学模型，它是系统动态特性的数学描述，而系统建模是后续所有设计和控制的基础。状态估计对于了解系统的内部运行状态至关重要。由于现代系统的复杂性，一旦发生故障，可能会造成不可挽回的损失，因此故障诊断技术是提高系统可靠性和安全性、减少损失的重要手段。

传统的滤波方法在解决系统建模、状态估计和故障诊断问题时，能有效解决因输入输出数据和观测数据不准确导致的结果精度低的问题。然而，传统的基于滤波器设计的方法通常要求系统的过程干扰和测量噪声满足特定的分布要求，这与实际系统中的干扰和噪声情况明显不符。

基于集合成员估计的非概率滤波器设计方法只要求噪声和干扰未知但有界。与传统的基于滤波器的设计方法相比，它在通用性、实用性和鲁棒性方面具有明显优势，近年来逐渐成为国内外的研究热点。

2. 集合成员滤波设计方法研究

研究了基于椭球、多面体、区间、平行多面体和 zonotope 的集合成员滤波设计方法，以不同的空间包裹形式开发了不同的集合成员滤波方法。同时，根据不同的空间形状特征和现阶段的具体问题进行了创新研究。还提出了两种基于复合集合成员滤波的方法，有效结合了两种或多种空间形状的优点，在处理系统建模、状态估计、故障诊断等方面比单一空间形状的集合成员滤波方法具有明显优势。

2.1 时变参数系统估计方法

针对传统时变参数估计方法使用椭球和 zonotope 作为可行参数集时具有高度保守性和复杂性的问题，提出了基于 zonotope - 椭球双滤波的时变参

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14、基于 zonotopic Kalman 滤波的故障诊断方法
java5的博客
09-18 45
本文介绍了一种基于zonotopic Kalman滤波的故障诊断方法，详细推导了最优增益矩阵，提出了针对加法和乘法传感器故障的检测与估计策略。该方法利用zonotopic集合有效处理系统中的不确定性和噪声，具有零误报率的故障检测优势，并通过仿真验证了其有效性。文章还分析了该方法在工业自动化、航空航天和智能交通等领域的应用前景，探讨了实施步骤、注意事项及未来发展趋势，为提升系统可靠性和安全性提供了有力支持。
16、基于 zonotopic Kalman 滤波的故障诊断方法
kmeans3miner的博客
09-26 48
本文介绍了一种基于zonotopic Kalman滤波的故障诊断方法，重点针对存在未知但有界噪声和时滞的约束系统。通过设计约束zonotopic Kalman滤波器（CZKF）实现传感器加性和乘性故障的检测与估计，利用zonotope集合对系统状态进行区间包络，并结合最优增益矩阵设计提升估计精度。方法包含对线性离散时滞系统的建模、状态估计流程及最优滤波器推导，验证了其在数值模型与锂电池热模型中的有效性。相比传统ZKF-FE算法，CZKF-FE具有更低的保守性，具备故障检测速度快、估计精度高的优势，可广泛应用
17、基于 zonotopic Kalman 滤波的故障诊断方法
kmeans3miner的博客
09-27 26
本文介绍了一种基于zonotopic Kalman滤波的故障诊断方法，适用于带时滞的线性离散系统。该方法分为故障检测和故障识别两个步骤：通过构建估计输出集及其上下界实现零误报率的故障检测；利用状态误差统计与后验概率计算实现快速故障识别。文中给出了关键公式、可逆性处理方式，并通过数值仿真与风力发电机变桨系统的实例验证了方法的有效性。结果表明，该方法在状态估计精度、故障检测准确性和识别速度方面均优于传统方法。最后提供了实际应用中的参数设置建议与注意事项，有助于提升系统可靠性与安全性。
18、基于集合成员滤波的系统建模、状态估计与故障诊断方法
kmeans3miner的博客
09-28 43
本文综述了基于集合成员滤波的系统建模、状态估计与故障诊断方法。该方法在未知但有界噪声假设下，克服了传统滤波方法对噪声分布的严格要求，具有更强的鲁棒性和实用性。文章介绍了多种基于椭球、zonotope、超平行空间和轴对称盒等集合形式的滤波技术，并总结了其在时变参数系统、线性与非线性系统状态估计及故障诊断中的应用成果。同时，指出了当前研究在复杂非线性系统处理、算法理论性质分析以及异常值和未知误差界应对方面的不足，展望了未来的研究方向，强调了该方法在提升系统安全性、推动自动控制技术发展及多领域应用中的重要意义。
2、系统建模、状态估计与故障诊断中的滤波设计
java5的博客
09-06 51
本文综述了系统建模、状态估计与故障诊断中的滤波设计方法，重点比较了基于分析模型、知识和信号处理的故障诊断技术。针对传统滤波方法在噪声先验知识依赖上的局限性，深入探讨了未知但有界（UBB）噪声假设下的集员滤波方法。详细介绍了椭球、立方、多面体、zonotope 和区间等集员滤波算法的原理、研究进展及优缺点，并通过对比分析提供了算法选择的决策流程。文章强调集员滤波在处理不确定性、非线性及时变系统中的优势，为复杂工程系统的鲁棒状态估计与故障诊断提供了有效工具。
2、系统建模、状态估计与故障诊断中的滤波设计与故障诊断方法
kmeans3miner的博客
09-12 48
本文综述了系统建模、状态估计与故障诊断中的滤波设计与故障诊断方法。首先介绍了基于分析模型、知识和信号处理的三类故障诊断方法及其特点；随后总结了传统滤波方法（如维纳滤波、卡尔曼滤波）与非概率的集员滤波方法，重点阐述了在未知但有界噪声假设下的椭球、立方、多面体、区间和Zonotope等集员滤波算法原理与发展。文章还展示了各类集员滤波算法的应用实例与流程图，并对比了其计算复杂性与准确性。最后指出，根据不同系统特性选择合适的故障诊断与滤波方法至关重要，未来趋势将趋向于多方法融合与实际工程应用深化。
Lua非空判断方法[源码]
11-24
本文详细介绍了在Lua中进行非空判断的几种方法，特别是针对table类型的变量。首先，文章指出了直接对nil值进行索引会导致异常的问题，并给出了一个简单的例子来说明如何避免这种情况。接着，文章讨论了如何判断一个table是否为空，指出不能简单地使用`#table == 0`的方式，而是应该使用`next(t) == nil`的方法。此外，文章还提到了`next`指令在LuaJIT中的优化问题，建议在非必要情况下少用。最后，文章简要介绍了如何判断一个字符串是否全部由空格组成，使用了正则匹配的方法。这些内容对于Lua开发者来说非常实用，能够帮助他们避免常见的错误。
JS表格转Excel实现[可运行源码]
11-24
该文章详细介绍了如何使用JavaScript将HTML表格数据导出为Excel文件。内容涵盖了针对不同浏览器的兼容性处理，包括IE和非IE浏览器的不同实现方式。对于IE浏览器，使用ActiveXObject进行导出；对于非IE浏览器，则通过base64编码和数据URI方案实现。文章还提供了完整的代码示例，包括表格数据的处理、格式化和导出功能，支持文本和图片类型的数据导出。
图片转bin文件存储[项目代码]
11-24
本文介绍了在OpenCV项目中如何将大量图片数据转换为二进制（bin）文件进行高效存储和读取的方法。作者在项目中遇到需要处理大量图片数据的问题，尝试了多种格式（如.mat、.txt、.yml）后发现效率较低。通过使用二进制文件存储，显著提升了读写速度。文章详细展示了使用OpenCV将图片写入二进制文件的代码示例，以及从二进制文件读取图片数据的实现方法。虽然该方法需要提前知道图片的尺寸和数量，但读写速度极快，适合处理大量图片数据。作者还提到可以通过换行符或终止符优化读取过程，但未深入探讨。
ROS视觉处理与色彩识别[项目源码]
11-24
本文详细介绍了在ROS环境下进行视觉处理的基础步骤，特别是针对色彩识别的实现方法。内容涵盖了从摄像头驱动的安装与配置（如usb_cam驱动和image_view工具的使用），到创建功能包和编写图像处理节点（包括RGB图像回调函数、HSV色彩空间转换、二值化处理及形态学操作）。此外，还演示了如何在仿真环境中获取图像，并通过OpenCV实现红色和绿色物体的识别与追踪。最后，文章提供了完整的代码示例和编译运行步骤，帮助读者快速上手ROS视觉处理项目。
Anaconda安装与使用指南[项目源码]
11-24
本文详细介绍了在Anaconda环境下安装和使用jupyter及numpy的步骤。首先，指导用户如何安装Anaconda并创建虚拟环境，然后详细说明了如何在虚拟环境中安装jupyter和numpy。接着，文章提供了多个numpy的练习示例，包括创建零向量、矩阵操作、归一化等。此外，还介绍了如何在Jupyter中完成numpy、pandas和matplotlib的例题，涵盖了从基础操作到实际应用的多个方面。最后，文章总结了实验过程中的经验，特别是在使用国内镜像源后下载速度的提升。
【动静障碍物】基于JPS算法（改进A）全局路径规划与DWA动态窗口局部避障的机器人自主导航混合控制算法（Matlab代码实现）
11-24
【动静障碍物】基于JPS算法（改进A）全局路径规划与DWA动态窗口局部避障的机器人自主导航混合控制算法（Matlab代码实现）内容概要：本文介绍了一种结合改进A*算法的JPS（跳跃点搜索）全局路径规划与DWA（动态窗口法）局部避障的混合控制算法，用于机器人在动静态障碍物环境下的自主导航。该算法通过JPS优化全局路径搜索效率，提升路径规划速度，并结合DWA实现实时动态避障，增强了机器人在复杂动态环境中的适应性和安全性。整个系统在Matlab平台上进行了代码实现与仿真验证，展示了良好的路径规划效果与避障性能。; 适合人群：具备一定机器人学、自动控制或路径规划基础知识的研究生、科研人员及从事智能机器人开发的工程技术人员。; 使用场景及目标：①应用于移动机器人在静态与动态障碍共存环境中的自主导航任务；②为研究高效全局规划与实时局部避障的融合策略提供技术参考与实现案例；③支持Matlab仿真环境下的算法验证与优化。; 阅读建议：建议读者结合Matlab代码深入理解JPS与DWA的集成逻辑，重点关注算法在路径最优性、计算效率与避障实时性之间的平衡设计，可进一步扩展至多机器人系统或复杂地形场景的应用研究。
Lua中loadstring应用[源码]
最新发布
11-24
本文介绍了在Lua编程中使用loadstring函数解析字符串公式的方法，特别是在游戏开发中的应用。通过示例代码展示了如何解析包含动态变量的字符串，如属性键、操作符和技能等级等，并动态计算其值。文章详细说明了如何利用loadstring将字符串转换为可执行的Lua代码，并处理复杂的公式解析，如计算buff持续时间和属性加成。这对于需要动态处理游戏内文本和公式的开发者具有实用价值。
VINS-Fusion部署流程[项目源码]
11-24
本文详细介绍了VINS-Fusion的部署及启动流程。首先，系统需要安装Ubuntu16.04以上版本并配置ROS环境，同时安装OpenCV、Glog、Ceres等依赖库。其次，编译功能包并进行多线程编译。启动阶段需获取IMU数据和图像信息，通过模拟器启动VINS-Fusion并查看Rviz可视化效果。标定部分包括相机内参和外参的配置，以及回环检测的优化。最后，文章简要提及实机启动的步骤，包括飞控和相机驱动的安装，以及通过脚本启动VINS-Fusion的流程。
Lua table.concat函数详解[项目源码]
11-24
本文详细介绍了Lua中的table.concat函数，该函数用于连接表中数组部分的元素，并可通过参数指定分隔符、起始和结束位置。文章通过多个示例展示了不同参数组合下的函数行为，包括默认参数的使用、自定义分隔符、指定连接范围等。此外，文章还解释了为何table.concat比for循环更高效，特别是在处理大量字符串连接时，table.concat经过优化，能显著减少时间消耗。最后，文章强调table.concat不会改变原始表的结构，为开发者提供了安全的使用保障。
基于Python的深度学习回归模型实现与神经网络应用
11-24
深度学习作为人工智能的关键分支，依托多层神经网络架构对高维数据进行模式识别与函数逼近，广泛应用于连续变量预测任务。在Python编程环境中，得益于TensorFlow、PyTorch等框架的成熟生态，研究者能够高效构建面向回归分析的神经网络模型。本资源库聚焦于通过循环神经网络及其优化变体解决时序预测问题，特别针对传统RNN在长程依赖建模中的梯度异常现象，引入具有门控机制的长短期记忆网络（LSTM）以增强序列建模能力。 实践案例涵盖从数据预处理到模型评估的全流程：首先对原始时序数据进行标准化处理与滑动窗口分割，随后构建包含嵌入层、双向LSTM层及全连接层的网络结构。在模型训练阶段，采用自适应矩估计优化器配合早停策略，通过损失函数曲线监测过拟合现象。性能评估不仅关注均方根误差等量化指标，还通过预测值与真实值的轨迹可视化进行定性分析。 资源包内部分为三个核心模块：其一是经过清洗的金融时序数据集，包含标准化后的股价波动记录；其二是模块化编程实现的模型构建、训练与验证流程；其三是基于Matplotlib实现的动态结果展示系统。所有代码均遵循面向对象设计原则，提供完整的类型注解与异常处理机制。 该实践项目揭示了深度神经网络在非线性回归任务中的优势：通过多层非线性变换，模型能够捕获数据中的高阶相互作用，而Dropout层与正则化技术的运用则保障了泛化能力。值得注意的是，当处理高频时序数据时，需特别注意序列平稳性检验与季节性分解等预处理步骤，这对预测精度具有决定性影响。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
搭建OpenStack云平台[源码]
11-24
本文详细介绍了如何使用Kolla工具部署Stein版本的OpenStack云平台。内容涵盖了从实验环境准备、系统配置、Docker服务安装、Kolla和Kolla-Ansible的获取与安装，到OpenStack的部署和验证全过程。作者采用all-in-one模式进行部署，适合初学者快速上手。文章还提供了具体的命令和配置文件修改示例，帮助读者避免常见错误。最后，作者鼓励读者在实际操作中保持细心和耐心，并预告了后续关于OpenStack基本使用方法和创建测试云主机的内容。
基于CMSIS-NN的微控制器深度学习模型部署指南
11-24
针对Cortex-M4与Cortex-M7处理器架构，CMSIS神经网络函数库提供了名为arm_nnexample_cifar10的参考实现。该参考工程已适配uVision仿真环境及STM32F407 DISCOVERY开发平台，其脚本目录内预设了图像数据宏定义结构，同时集成基于Python语言的Jupyter交互式笔记本工具，支持用户通过自定义图像样本生成适配的输入数据集合。 工程构建说明需注意：微控制器项目需通过Windows平台下的Keil MDK-ARM开发环境进行编译。开发环境部署指南及相关安装资源可通过官方文档获取。具体技术规范与操作流程请查阅项目附带的说明文档。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
FFmpeg与OpenCV对比[项目源码]
11-24
FFmpeg和OpenCV是多媒体处理领域的两大开源工具库，但定位截然不同。FFmpeg专注于音视频的编解码、格式转换和流传输，擅长处理数据流层面的操作，如转码、压缩、推流等。OpenCV则专注于计算机视觉，致力于图像和视频内容的分析与理解，提供丰富的图像处理算法、目标检测、特征提取等功能。两者在视频处理流程中常协同工作，FFmpeg负责编解码和传输，OpenCV负责内容分析。选择工具时，若涉及音视频数据处理选FFmpeg，若需图像内容分析则选OpenCV，复杂场景可结合两者优势。
基于Kalman滤波的车辆状态估计MATLAB实现
在本项目中，标题“kalman,matlab数学源码,matlab源码之家”明确指出这是一个基于MATLAB平台实现的Kalman滤波算法源码示例，主要用于对两自由度汽车系统的状态进行估计。描述进一步说明：该程序采用Kalman滤波算法，...
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