RU2110883C1 - Adaptive filter for estimating transient processes - Google Patents
Adaptive filter for estimating transient processes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110883C1 RU2110883C1 RU93001061A RU93001061A RU2110883C1 RU 2110883 C1 RU2110883 C1 RU 2110883C1 RU 93001061 A RU93001061 A RU 93001061A RU 93001061 A RU93001061 A RU 93001061A RU 2110883 C1 RU2110883 C1 RU 2110883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- output
- input
- adder
- correction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для фильтрации сигналов в специализированных аналоговых и гибридных ЭВМ, а также для формирования программного обеспечения ЦВМ. The invention relates to computer technology and can be used to filter signals in specialized analog and hybrid computers, as well as for the formation of computer software.
Традиционная теория оптимального оценивания требует знания точной математической модели наблюдаемого процесса, а также статистических характеристик его шумов и шумов измерений [1-7]. На практике такое условие трудно обеспечить. В этих случаях традиционные методы фильтрации оказываются неприемлемыми. Наличие априорной неопределенности приводит к тому, что при реализации алгоритмов фильтрации возникают проблемы, связанные с устранением "расходимости" фильтра. Все применяемые методы устранения указанных недостатков связаны с изменением веса измерений [8,9] и приводят к созданию алгоритмов субоптимальной фильтрации и снижению качества процесса оценивания. The traditional theory of optimal estimation requires knowledge of the exact mathematical model of the observed process, as well as the statistical characteristics of its noise and measurement noise [1-7]. In practice, such a condition is difficult to provide. In these cases, traditional filtering methods are unacceptable. The presence of a priori uncertainty leads to the fact that when implementing filtering algorithms, problems arise associated with eliminating the "divergence" of the filter. All methods used to eliminate these shortcomings are associated with a change in the weight of measurements [8, 9] and lead to the creation of suboptimal filtering algorithms and a decrease in the quality of the estimation process.
Наиболее близким к предлагаемому является фильтр Калмана [3], структура которого представлена на чертеже. Этот фильтр содержит последовательно соединенные вычитающий сумматор 1, блок переменных коэффициентов усиления 2, сумматор 3, интегратор 4, с выхода которого отфильтрованный сигнал в качестве обратной связи поступает на второй вход вычитающего сумматора 1, блок постоянных коэффициентов 5, выход которого соединен с вторым входом сумматора 3. Closest to the proposed filter is Kalman [3], the structure of which is shown in the drawing. This filter contains a series-connected subtracting adder 1, a block of variable gain 2, an adder 3, an integrator 4, the output of which the filtered signal as feedback is fed to the second input of the subtracting adder 1, a constant coefficient block 5, the output of which is connected to the second input of the adder 3.
Недостатком такого фильтра является низкая точность оценивания нестационарных процессов, особенно в условиях наличия неточной априорной информации о наблюдаемом процессе. Это значительно ограничивает область применения фильтра. The disadvantage of this filter is the low accuracy of estimation of non-stationary processes, especially in the presence of inaccurate a priori information about the observed process. This greatly limits the scope of the filter.
Техническим результатом изобретения является повышение точности фильтрации нестационарных процессов и обеспечение устойчивой работы фильтра в широком диапазоне условий изменения входного сигнала для расширения области применения. The technical result of the invention is to improve the accuracy of filtering non-stationary processes and ensuring stable operation of the filter in a wide range of conditions for changing the input signal to expand the scope.
Сущность изобретения заключается в том, что фильтр Калмана дополнен фильтром коррекции с элементами и связями, аналогичными фильтру Калмана, и блоком весовых коэффициентов, причем вход фильтра коррекции соединен с выходом вычитающего сумматора фильтра Калмана, а выход фильтра коррекции через блок весовых коэффициентов соединен с дополнительными входами сумматоров обоих фильтров. The essence of the invention lies in the fact that the Kalman filter is supplemented by a correction filter with elements and relationships similar to the Kalman filter and a weighting block, the input of the correction filter being connected to the output of the subtracting adder of the Kalman filter, and the output of the correction filter through the weighting block connected to additional inputs adders of both filters.
На чертеже представлена блок-схема адаптивного фильтра. The drawing shows a block diagram of an adaptive filter.
Фильтр состоит из фильтра Калмана I, фильтра коррекции II, вычитающих сумматоров 1,1', блоков переменных коэффициентов усиления 2,2', сумматоров 3,3', интеграторов 4,4', блоков постоянных коэффициентов 5,5', блока весовых коэффициентов 6. The filter consists of a Kalman I filter, correction filter II, subtracting adders 1.1 ', variable gain blocks 2.2', adders 3.3 ', integrators 4.4', constant coefficient blocks 5.5 ', weight coefficients block 6.
Адаптивный фильтр работает следующим образом. Adaptive filter works as follows.
На вход фильтра Калмана поступают результаты измерений. Эта информация на сумматоре 1 сравнивается с выходной величиной фильтра Калмана. В результате этого формирует невязка Z*, которая через блок переменных коэффициентов усиления 2 поступает на сумматор 3 и далее на интегратор 4. На выходе интегратора 4 формируется оценка измерений . Одновременно невязка Z*, содержащая случайную и систематическую составляющие, с выхода сумматора 1 поступает на фильтр коррекции. Фильтр коррекции производит обработку информации аналогично фильтру Калмана. На его выходе формируется оценка невязки , которая поступает на блок весовых коэффициентов 6 и в вид величины Δu подается на дополнительные входы сумматоров 3 и 3'. В результате этого осуществляется настройка как фильтра Калмана, так и фильтра коррекции, устраняется смещение при получении оценки и обеспечивается устойчивая работа фильтра в широком диапазоне условий изменения входного сигнала.The Kalman filter input receives measurement results. This information on the adder 1 is compared with the output value Kalman filter. As a result of this, a discrepancy Z * is formed , which, through a block of variable gain factors 2, goes to the adder 3 and then to the integrator 4. At the output of the integrator 4, a measurement estimate is formed . At the same time, the residual Z * , containing random and systematic components, from the output of the adder 1 is fed to the correction filter. The correction filter performs information processing similarly to the Kalman filter. At its output, an estimate of the residual is formed , which is supplied to the block of weight coefficients 6 and in the form of the quantity Δ u is supplied to the additional inputs of the adders 3 and 3 '. As a result of this, both the Kalman filter and the correction filter are set up, the bias is eliminated upon receipt of the estimate and provides stable filter operation in a wide range of conditions for changing the input signal.
Дополнение известного фильтра Калмана фильтром коррекции, имеющим ту же структуру, что и фильтр Калмана, позволяет повысить точность фильтрации существенно нестационарных процессов в условиях наличия грубой априорной информации о наблюдаемом процессе за счет выделения величины смещения выходного сигнала с последующей его коррекцией. Это позволяет расширить область применения предлагаемого фильтра. Supplementing the well-known Kalman filter with a correction filter having the same structure as the Kalman filter allows one to increase the accuracy of filtering substantially unsteady processes in the presence of rough a priori information about the observed process by isolating the magnitude of the offset of the output signal with its subsequent correction. This allows you to expand the scope of the proposed filter.
Источники информации
1. Андреев Н.И. Теория статистически оптимальных систем управления. - М. : Наука, 1980.Sources of information
1. Andreev N.I. The theory of statistically optimal control systems. - M.: Science, 1980.
2. Браммер К. и Зиффлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюиси. - М.: Наука, 1982. 2. Brammer K. and Ziffling G. Kalman-Buisey Filter. - M.: Science, 1982.
3. Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. М.: Наука, 1975. 3. Kazakov I.E. Statistical theory of control systems in the state space. M .: Nauka, 1975.
4. Основы автоматического управления. /Под ред. В.С.Пугачева. Изд. З. - М.: Наука, 1974. 4. The basics of automatic control. / Ed. V.S. Pugacheva. Ed. Z. - M .: Nauka, 1974.
Пугачев В. С. и Синицын И.Н. Стохастические дифференциальные системы. - М.: Наука, 1985. Pugachev V.S. and Sinitsyn I.N. Stochastic differential systems. - M.: Science, 1985.
Сейдж Э. П. и Уайт С.Ч. Оптимальное управление системами. - М.: Радио и связь, 1982. Sage E.P. and White S.Ch. Optimal system management. - M.: Radio and Communications, 1982.
7. Справочник по теории автоматического управления. /Под ред. А.А.Красовского. - М.: Наука, 1987. 7. Reference on the theory of automatic control. / Ed. A.A. Krasovsky. - M.: Science, 1987.
8. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах. /Под ред. К.Т. Леондеса. - М.: Мир, 1980. 8. Filtering and stochastic control in dynamic systems. / Ed. K.T. Leondes. - M .: Mir, 1980.
9. Кузовков Н. Т. и Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. - М.: Машиностроение, 1982. 9. Kuzovkov N. T. and Salychev O.S. Inertial navigation and optimal filtering. - M.: Mechanical Engineering, 1982.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93001061A RU2110883C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Adaptive filter for estimating transient processes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93001061A RU2110883C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Adaptive filter for estimating transient processes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93001061A RU93001061A (en) | 1996-02-20 |
RU2110883C1 true RU2110883C1 (en) | 1998-05-10 |
Family
ID=20135362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93001061A RU2110883C1 (en) | 1993-01-06 | 1993-01-06 | Adaptive filter for estimating transient processes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110883C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736282C1 (en) * | 2019-07-16 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Adaptive telemetric measurement filter for operation under conditions of a priori uncertainty |
RU2747199C1 (en) * | 2020-07-05 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital filter for non-stationary signals |
RU2755499C1 (en) * | 2021-01-28 | 2021-09-16 | Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ). | Adaptive filtering method |
RU2755677C1 (en) * | 2021-03-19 | 2021-09-20 | Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ). | Robust stochastic filter |
-
1993
- 1993-01-06 RU RU93001061A patent/RU2110883C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Казаков И.Е. Статистическая теория систем управления в пространстве состояний. - М.: Наука, 1975, с. 147 - 155. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736282C1 (en) * | 2019-07-16 | 2020-11-13 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Adaptive telemetric measurement filter for operation under conditions of a priori uncertainty |
RU2747199C1 (en) * | 2020-07-05 | 2021-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Digital filter for non-stationary signals |
RU2755499C1 (en) * | 2021-01-28 | 2021-09-16 | Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ). | Adaptive filtering method |
RU2755677C1 (en) * | 2021-03-19 | 2021-09-20 | Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ). | Robust stochastic filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1660844B1 (en) | Flow meter filter system and method | |
JPH01503170A (en) | Vertical position stabilization control circuit in inertial navigation system | |
RU2110883C1 (en) | Adaptive filter for estimating transient processes | |
JPH07176991A (en) | Adaptive filter device and control method thereof | |
Grimble | H∞ optimal multichannel linear deconvolution filters, predictors and smoothers | |
KR100368669B1 (en) | Filter, iterative control system provided with this filter, and learning control system | |
Pankov et al. | Conditionally minimax algorithm for nonlinear system state estimation | |
EP0612149B1 (en) | Method for adjusting an adaptive exponential filter and adaptive exponential filter | |
RU2012997C1 (en) | Adaptive filter for evaluation of non-steady processes | |
RU2058576C1 (en) | Adaptive control system | |
US5764552A (en) | Method for adjusting an adaptive exponential filter | |
Diop et al. | On regularized numerical observers | |
Chacko et al. | Performance improvement of a MEMS gyroscope using filtering and machine learning methods | |
Schmotzer et al. | A simple proof of the separation theorem for linear stochastic systems with time delays | |
SU1336046A1 (en) | Differentiating device | |
RU2150728C1 (en) | Device for automatic control of non- stationary object | |
RU2258951C1 (en) | Adaptive control system with two-stage identifier and indirect standard model | |
SU980069A1 (en) | Regulating device | |
SU842855A1 (en) | Extrapolator | |
SU1166275A2 (en) | Regularized calman filter | |
RU2039371C1 (en) | System of automatic control over non-stationary object | |
SU1278899A2 (en) | Versions of device for solving linear integral equations | |
SU647691A1 (en) | Adaptive device for arithmetic averaging | |
SU1003302A1 (en) | Ripple filter | |
SU1341616A1 (en) | Automatic control system |