Adaptive Sigma-Punkte-Filter-Auslegung zur Zustands- und Parameterschätzung an Black-Box-Modellen / Christoph Schweers. Paderborn : Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn, 2017
Content
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