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卡尔曼滤波器的应用和成就

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在各种各样的应用中,有大量关于用这样或那样的方式处理卡尔曼滤波器的专利,而这也证实了卡尔曼滤波器的显著成就。在上面可以找到卡尔曼那篇开创性的论文以及有关卡尔曼滤波器的所有书目,从初级到专家级和研究专著。卡尔曼滤波器也用于时间序列分析和金融工程。飞行控制是另一个领域,传感和执行在控制设计中协同考虑。他因滤波器的研究而出名,被称为卡尔曼滤波。自那时以来,卡尔曼滤波器是系统的理论概念,产生深远的影响。

卡尔曼滤波器的应用和成就

对于专门讲解测量原理和转换器的书,我们推荐感兴趣的读者去看Bannister和Whitehead(1991),Klaassen和Gee(1996),尤其是Sydenham(1984),介绍控制是测量的驱动器。但是在这些书中介绍的技术都很快过时了。有一本针对测量基本原理的书是Berka在1983年写的(毕竟测量是科学方法的核心)。

相似的,执行器的类型和性质很大程度上取决于应用领域,并且主要由技术驱动的。相对近期的概述是Janocha在2004年写的。多数的书都倾向于关注单一工业或是单一执行器的技术。过程控制工业需要有大量的、频繁更新的工业手册提供服务(Lipták1995)。

可编程逻辑控制是一项老技术,但有广泛的应用。有一本现代的参考书是Rohner(1996)。现代的PLC并不简单是逻辑控制器了,他们已经演变成为适合通用实时控制应用的完全成熟的工业计算机了。这个领域的标准化相当有限。一些主要的供应商有OMRONTM、SiemensTM、Allen-BradleyTM(RockwellAutoma-tionTM的一个部门),ABBTM,SchneiderElectricTM和GEElectricTM。Dropka(1995)是一本有关PLC商业家族的书,Matic(2003)是介绍其他PLC系列的书。

软测量,特别是卡尔曼滤波器在太多书中都有讨论。在各种各样的应用中,有大量关于用这样或那样的方式处理卡尔曼滤波器的专利,而这也证实了卡尔曼滤波器的显著成就。比如,有一个专门讨论卡尔曼滤波器的万维网站http://cs.unc.edu/~welch/kalman/。在上面可以找到卡尔曼那篇开创性的论文(1960)以及有关卡尔曼滤波器的所有书目,从初级到专家级和研究专著。Catlin(1989)有一篇从数学角度对卡尔曼滤波器进行介绍的文章。卡尔曼滤波器也用于时间序列分析和金融工程(Wells1996)。

将控制、通信和计算(CCC)视为一个整体的设计问题正吸引着一大批研究者进行研究(Graham和Kumar2003)。CTA(1982)是一项很早的研究,不过预测了很多时下常见的技术。智能微芯片嵌入式系统技术和无线个域网络zigbee(Gislason2008)是推动这项研究的技术的一部分。飞行控制是另一个领域,传感和执行在控制设计中协同考虑。Pratt(2000)是一篇很好的介绍实际飞行控制系统的文章。

PID控制器是世界上使用最广泛也使用最多的控制算法。在石化、过程制造工业里PID控制器无处不在的。Astrom和Hagglund(2005)是一本专门介绍PID控制的书。而PID的变体和不同物理实现方法更是数不胜数。

[1]亚里士多德,公元前384~322年,希腊哲学家,其作品极大地影响了科学的思考。

[2]约西亚·威拉德·吉布斯,1839~1903,杰出的思想家,1863年他在美国获得了第一个工学博(www.xing528.com)

士,他的突破性的工作为热力学的发展奠定了基础。

[3]美国气象局正在制定此标准在其感兴趣的领域以协调所有的传感器信息:天气预报。参见

http://www.opengeospatial.org/standards/SensorML.

[4]鲁道夫·卡尔曼,1930—,在匈牙利出生,就读于麻省理工学院获得硕士学位,1957年在哥伦

比亚大学完成了他的博士研究。他因滤波器的研究而出名,被称为卡尔曼滤波。第一个卡尔曼滤

波器是由美国国家航空航天局的斯坦利·施密特实现,应用在阿波罗太空计划,同一年,卡尔曼

发表了开创性的研究。自那时以来,卡尔曼滤波器是系统的理论概念,产生深远的影响。

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