[發明專利]一種跨介質時變流體參數在線估計的方法有效
| 申請號： | 201711494895.9 | 申請日： | 2017-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN108332939B | 公開（公告）日： | 2020-04-07 |
| 發明（設計）人： | 朱曉萌;劉宇;馬曉川;鄢社鋒;侯朝煥 | 申請（專利權）人： | 中國科學院聲學研究所 |
| 主分類號： | G01M10/00 | 分類號： | G01M10/00 |
| 代理公司： | 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309 | 代理人： | 陳霽 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 介質 流體 參數 在線 估計 方法 | ||
1.一種跨介質時變流體參數在線估計的方法，其特征在于，所述方法包括：
針對水下航行器，在跨介質入水過程中建立數學模型，所述數學模型中的阻尼系數和舵力矩系數為指數過程和隨機白噪聲疊加的形式；
利用具有約束條件的自適應UKF濾波算法，假設待估計參數滿足約束條件：xL<＝x<＝xH；根據濾波方差，計算2n+1個σ點，將不滿足約束條件x的σ點，投影到約束邊界對跨介質入水過程的阻尼系數和舵力矩系數進行在線估計；其中，n為自然數；
在時間更新方程中，利用狀態變量對修改后的σ點進行狀態預測；
在測量更新方程中，將濾波結果不滿足約束條件x的點，對其進行投影變換。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，入水階段時的所述數學模型為：
其中，θ為橫滾角，為對θ求導，p為橫滾角速度，為對p求導，a(t)為阻尼系數，b(t)為舵力矩系數，u為控制量，t為時間。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據濾波方差，計算2n+1個σ點，具體為：
根據非線性系統計算σ點依據狀態的預測值xk-1|k-1和狀態的預測協方差pk-1|k-1生成2n+1個σ點i＝0,1,2,…2n；
其中，x(k+1)為狀態變量，fk(x(k))為狀態非線性函數，w(k)為狀態噪聲，具有協方差陣Qk；z(k)為觀察變量，hk(x(k))為觀察非線性函數，v(k)為觀察噪聲，具有協方差陣Rk。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，計算σ點具體為：
其中，為預測均值，ωi為權重,T為轉置；
計算σ點和pk|k-1通過量測方程對xk的傳播：
其中，為的下一個σ點，λ為常數，根據實際情況選取。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述在時間更新方程中，利用狀態變量對修改后的σ點進行狀態預測，通過如下方式進行：
其中，T為轉置。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在獲得新的量測Zk后，進行濾波更新，通過如下方式進行：
其中，-1為逆操作，T為轉置，Kk為第k點的信息增益。
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