[發明專利]基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法

有效

• 申請號: 201210411836.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102931946A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李坤杰;劉文田;常華;王海霞;陳曉琳
• 申請（專利權）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00;B21B37/28
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及一種基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，用于提高金屬帶材板形測量信號的計算精度和效率，屬于軋機控制技術領域。

背景技術

在金屬帶材的軋制加工過程中，板形一般指沿帶材橫向各部分的延伸率，有的文獻也稱為平直度或平坦度。當帶材板形不好時，會產生波浪及瓢曲等現象，因此，板形屬于帶材產品的關鍵性能指標之一，得到了越來越多的重視和研究。

在板形控制系統中，板形測量信號的具體處理方法，對于帶材產品的最終板形控制效果，有著重要的影響。由于外部環境、傳感器本身、信號通路的元器件干擾等多方面因素，在板形測量的原始信號中，一般都包含有噪聲信息，需要進行信號處理。當前，常用的信號處理方法為數字濾波，采用數字低通濾波器去掉測量信號中的高頻干擾，低通濾波器一般分為無限長單位沖激響應IIR濾波器或有限長單位沖激響應FIR濾波器兩種形式。

使用數字低通濾波器，雖然可以去除信號中的高頻干擾信號，但建立在確定性數字信號處理基礎上，沒有考慮到隨機噪聲的影響，因此在低頻段的信號仍包含有測量噪聲信息，這樣會影響板形計算的精度。而且，隨著低通濾波器性能需求的提高，濾波器計算采用的階次也通常增加，相移也通常增大，這樣濾波計算所需的空間和時間都會相應增加，從而引起較大的計算開銷。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，首先，采集板形測量原始信號，離線進行試驗，計算出測量噪聲方差數據，用于初始化卡爾曼濾波器的參數；然后，在軋制過程中，實時采集板形測量原始信號，采用卡爾曼濾波器進行測量信號的在線處理；最后，濾波后的板形信號輸出給板形控制器，板形控制器將計算后的控制輸出送到板形執行機構，調整帶材的實際板形。

進一步地，上述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，計算卡爾曼濾波器的初始參數時，計算出過程噪聲方差和測量噪聲方差。

更進一步地，上述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，卡爾曼濾波器采用遞推公式實時計算：

設系統的狀態方程和輸出方程表示為：

Xk+1=AXk+wkYk=CXk+vk---(1)]]>

在式（1）中，X_k+1表示系統在k+1時刻的狀態變量，X_k表示系統在k時刻的狀態變量，Y_k表示系統在k時刻的輸出信號，A表示狀態變量之間的增益矩陣，C表示狀態變量與輸出信號之間的增益矩陣，w_k表示均值為零的正態白噪聲，其方差為Q，v_k表示均值為零的正態白噪聲，其方差為R；