Bezśladowy filtr Kalmana w aplikacji estymatora parametrów modelu matematycznego serwonapędu hydraulicznego

• Autorzy: Gośliński J. , Owczarkowski A. , Owczarek P. , Rybarczyk D.

Warianty tytułu

EN

Unscented Kalman Filter in the application of the electro-hydraulic servodrive model parameter estimation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy opisano metodę estymacji parametrów modelu matematycznego serwonapędu hydraulicznego. Metoda ta bazuje na transformacji bezśladowej oraz na filtrze Kalmana. W wyniku wykorzystania aparatu obliczeniowego pochodzącego z Bezśladowego Filtru Kalmana (UKF – Unscented Kalman Filter) stworzono identyfikator parametrów modelu matematycznego. Model serwonapędu hydraulicznego wraz z elementem wykonawczym posiada nieliniową strukturę, niepozwalającą na transformację do znanych struktur algorytmów estymacji opartych o modele NARX (Nonlinear ARX) [5]. Ze względu na powyższy problem wykorzystano estymator bezpośredni tj. pozwalający na estymację współczynników równania nieliniowego. W artykule opisano estymator, strukturę modelu oraz przebieg eksperymentu. W wyniku przeprowadzonych badań potwierdzono słuszność użycia metody UKF w przypadku estymacji parametrów modelu matematycznego serwonapędu hydraulicznego.

EN

In this paper a method for mathematical model parameter estimation is presented. The algorithm is based on the Unscented Transformation and the Kalman Filter. The model to be identified describes an electro-hydraulic servodrive. It has nonlinear structure, with a square-root input characteristic. The structure does not allow to be identified by well-known methods, used for the standard NARX model (Nonlinear ARX) [5]. The above mentioned problem resulted in choosing a direct estimator i.e. the one, which allows performing estimation of raw mathematical model parameters. In this paper the estimator, a model structure and an experiment are described. The authors present the algorithm of the Unscented Transformation. The major advantage of the Square -Root Unscented Klaman Filter over the standard Unscented Kalman Filter is also emphasized. Finally, the process of the model parameter identification and the promising results are presented. As the outcome, the UKF has proved its abilities to perform proper and satisfying estimation of mathematical model parameters of the electro-hydraulic servodrive.

Słowa kluczowe

PL

serwonapęd hydrauliczny; bezśladowy filtr Kalmana; estymacja parametrów; model matematyczny

EN

electro hydraulic servo drive; unscented Kalman filter; model parameter estimation; mathematical model

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 10
• Strony: 1012--1015
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Gośliński J.

• Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 60-965

autor

Owczarkowski A.

• Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 60-965

autor

Owczarek P.

• Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 60-965

autor

Rybarczyk D.

• Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 60-965

Bibliografia

• [1] Merwe R., Wan E.: The Square-Root Unscented Kalman Filter For State and Parameters-Estimation. Materiały pokonferencyjne (ICASSP '01) - 2001 IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing , Salt Lake City USA, 2001.
• [2] Milecki A.: Wybrane metody poprawy właściwości serwonapędów elektrohydraulicznych Podstawy teoretyczne, konstrukcja, badania symulacyjne i doświadczalne, Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej 1999.
• [3] Julier S. J., Uhlmann J. K.: A New Extension of the Kalman Filter to Nonlinear Systems, Proceedings of Signal Processing, Sensor Fusion, and Target Recognition, SPIE Vol. 3068, pp. 182-193, 1997.
• [4] Jeali M., Schwarz H.: Nonlinear identification of hydraulic servo-drive systems, Control Systems, IEEE, Vol. 15, Issue 5, pp. 17-22, 1995.
• [5] Kwanghee N., Araposthathis A.: A model reference adaptive control scheme for pure-feedback nonlinear systems, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 33, Issue 9, pp. 803-811, 1988.