Адаптивный алгоритм фильтрации с интегральными невязками

Аннотация

Предложен алгоритм фильтрации, основанный на использовании не только невязок между измеряемыми и оцениваемыми координатами, как в классических алгоритмах фильтрации, но и кратных интегралов от этих невязок. Классические алгоритмы фильтрации используют достоверную информацию как о моделях движения и измерения, так и о статистических характеристиках входных случайных возмущений и помех измерения. Реальные же объекты управления работают в условиях действия не только высокочастотных случайных возмущений, но и низкочастотных сил и моментов со стороны агрессивной среды, характеристики которых известны с большими приближениями. В связи с этим эффективность использования классических алгоритмов фильтрации для реальных систем крайне низка из-за больших погрешностей. Предлагаемый же в работе алгоритм позволяет устранить данные недостатки за счет восстановления внешних низкочастотных возмущений в реальном времени. Под внешними возмущениями понимаются не только внешние воздействия со стороны среды, но и неточные знания о самой модели движения. Для интегральных невязок предложен алгоритм расчета коэффициентов усиления в обратной связи в аналитическом виде, основанный на обработке невязок, а также оценок внешних возмущений и их производных в текущем времени. Предложен алгоритм управления, включающий в себя оценки как фазовых координат, так и неизвестных возмущений. Знание оценок внешних возмущений в реальном времени позволит, с одной стороны, повысить качество управления, а с другой стороны, сократить временные и материальные затраты, связанные с исследованием динамики движения объекта управления и внешней среды. На примере модели подводного аппарата, описываемого линейной системой дифференциальных уравнений в условиях действия внешних возмущений (волновых и гидрологических сил и моментов), проведено моделирование и показана работоспособность предлагаемых алгоритмов для различного числа интегральных невязок.