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Adaptive Sigma-Punkte-Filter-Auslegung zur Zustands- und Parameterschätzung an Black-Box-Modellen / Christoph Schweers. Paderborn : Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn, 2017
Inhalt
Motivation und Zielsetzung
Entwicklungssystematiken mechatronischer Systeme
Fachdisziplinspezifische Auslegung in der Regelungstechnik
Steuerungs- und Reglerentwurf
Zustandsschätzung
Problemstellung und Anforderungen
Stand der Wissenschaft und der Technik
Handlungsbedarf
Aufbau der Dissertation
Zustands- und Parameterschätzung
Statistische Grundlagen
Wahrscheinlichkeit
Zufallsvariable und Dichtefunktion
Statistische Momente
Das Kalman-Filter
Das Extended-Kalman-Filter
Least-Square- und Weighted-Least-Square-Methode
Bayessche Zustandsschätzung
Particle Filter
Sigma-Punkte-Filter
Machine Learning
Zusammenfassung der Schätzverfahren
Sigma-Punkte-Filter
Unscented-Kalman-Filter
Unscented Transform
Second-Order Transformation
Scaled-Unscented Transformation
Spherical-Simplex Transformation
Zusammenfassung der Sigma-Punkte-Verfahren
Erweiterung des UKF-Algorithmus
Das Central-Difference-Kalman-Filter
Parameterschätzung mittels Sigma-Punkte-Filter
Das Joint-Unscented-Kalman-Filter
Wahl der Kovarianz einer Parameterschätzung
Sigma-Punkte-Filter unter Nebenbedingungen
Zusammenfassung der Sigma-Punkte-Filter
Wahl der Filter- und Entwurfsparameter
Optimaler Parametersatz zur Filterauslegung
Szenariodefinition
Ermittlung von Prozess- und Messrauschkovarianzen
Optimierung der Entwurfsparameter
Gaußprozess
Kernel-Funktionen und Hyperparameter
Optimale Vorgabe von Hyperparametern des Kernels
Gaußprozessoptimierung
Anwendung am Unscented-Kalman-Filter
Trainingsdaten
Optimierung zur Maximafindung und Abbruchbedingung
Auslegungsmethodik
Das Functional-Mockup-Interface
MATLAB-Interface zur FMU-Ansteuerung
Modelleinbindung
Filterentwurf
Systemtest
Zusammenfassung Auslegungsmethodik
Anwendungsbeispiele
Doppelpendel
Modellbildung Doppelpendel
Zustands- und Parameterschätzung unter idealen Bedingungen
Optimierter Satz von Entwurfsparametern
Wahl von Prozess- und Messrauschkovarianz
Einbeziehung von Nebenbedingungen
Vergleich unterschiedlicher Filtervarianten
Schätzung zeitvarianter Unwucht in Waschautomaten
Modellbildung Waschautomat
Unwuchtschätzung im Schleuderprozess
Robustheit gegenüber Modellungenauigkeiten
Zustandsschätzung Dingo 2
Modellbildung Dingo
Zustandsschätzung bei Hindernisfahrt
Zusammenfassung Anwendungsbeispiele
Resümee und Perspektiven
Literaturverzeichnis
Anhang
Square-Root Unscented Kalman Filter
Central-Difference-Filter
MATLAB-Toolbox
Doppelpendel
Schätzung zeitvarianter Unwucht im Waschautomaten
Zustandsschätzung Dingo 2
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