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
- Problemstellung und Anforderungen
- Stand der Wissenschaft und der Technik
- Handlungsbedarf
- Aufbau der Dissertation
- Zustands- und Parameterschätzung
- Statistische Grundlagen
- 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
- Sigma-Punkte-Filter unter Nebenbedingungen
- Zusammenfassung der Sigma-Punkte-Filter
- Wahl der Filter- und Entwurfsparameter
- Optimaler Parametersatz zur Filterauslegung
- 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
- Auslegungsmethodik
- Das Functional-Mockup-Interface
- 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
- Zusammenfassung Anwendungsbeispiele
- Resümee und Perspektiven
- Literaturverzeichnis
- Anhang