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基于MATLAB的离散控制系统-卡尔曼滤波器代码:Kalman_filter实现

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简介:
本项目提供了一个基于MATLAB的离散卡尔曼滤波器(Kalman_filter)的完整实现,适用于状态估计和预测问题。演示了如何在MATLAB环境中使用该算法进行数据过滤与系统建模。 卡尔曼滤波器是一种基于状态空间模型的动态系统算法,它能根据输入、输出信息以及先前的知识来预测系统的状态。该方法自上世纪六十年代以来被广泛应用于车辆导航等领域(尽管航空航天是典型应用领域之一,在其他行业中也十分常见),能够提供对系统状态的最佳估计。卡尔曼滤波器通过实时递归处理嘈杂的观测数据流,比如传感器测量值,并结合对未来状态的数学预测来最小化误差。 可以将该算法所用到的模型视为函数:输入是参数(或变量),输出则是计算结果。在建立这些模型时可能会遇到困难,尤其是对于非线性系统而言,建模难度更大;然而有时也会相对简单。我们通常无法完全准确地反映真实系统的数学特性,因此需要创建一个尽可能接近现实情况的模型。实际应用中获得的数据往往是嘈杂且不精确的。 由于本教程旨在通过计算机编程代码实现卡尔曼滤波器的应用,故将重点放在离散版本上进行讲解与演示。卡尔曼滤波的核心思想在于利用先前的知识对系统情况进行过滤和优化处理。

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客服
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  • MATLAB-Kalman_filter
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    本项目提供了一个基于MATLAB的离散卡尔曼滤波器(Kalman_filter)的完整实现,适用于状态估计和预测问题。演示了如何在MATLAB环境中使用该算法进行数据过滤与系统建模。 卡尔曼滤波器是一种基于状态空间模型的动态系统算法,它能根据输入、输出信息以及先前的知识来预测系统的状态。该方法自上世纪六十年代以来被广泛应用于车辆导航等领域(尽管航空航天是典型应用领域之一,在其他行业中也十分常见),能够提供对系统状态的最佳估计。卡尔曼滤波器通过实时递归处理嘈杂的观测数据流,比如传感器测量值,并结合对未来状态的数学预测来最小化误差。 可以将该算法所用到的模型视为函数:输入是参数(或变量),输出则是计算结果。在建立这些模型时可能会遇到困难,尤其是对于非线性系统而言,建模难度更大;然而有时也会相对简单。我们通常无法完全准确地反映真实系统的数学特性,因此需要创建一个尽可能接近现实情况的模型。实际应用中获得的数据往往是嘈杂且不精确的。 由于本教程旨在通过计算机编程代码实现卡尔曼滤波器的应用,故将重点放在离散版本上进行讲解与演示。卡尔曼滤波的核心思想在于利用先前的知识对系统情况进行过滤和优化处理。
  • 平滑MATLAB - 简易
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    这段资料提供了一个简单的离散卡尔曼滤波算法在MATLAB中的实现方式。通过该代码可以帮助理解并应用卡尔曼滤波器进行状态估计,适用于初学者快速入门卡尔曼平滑技术。 我为我的卡尔曼滤波研究制作了教程,并附上了与该算法相关的文章。在我的大部分代码实现过程中受到了atushi工作的启发。 首先尝试理解测量模型以及卡尔曼滤波器方程的运作原理。我们使用恒速模型来预测状态矩阵,然后展示了一个雷达跟踪场景示例:当有人侵入感应区域时的情景,并将真值与一个具有较小测量误差的运动捕捉系统进行比较。 对于距离过滤的结果可以看出数据比离散的数据更加平滑。在代码脚本中可以找到特定数字的Q和R参数。经过处理后的结果,距离过滤误差几乎保持不变而速度滤波器则是在仅有位置观测信息的情况下估计出的速度值更准确。因此将观察矩阵H设定为[10]来实现这一目标。 通过比较原始数据与经过卡尔曼滤波处理的数据可以看出,在进行速度估算时,误差的方差明显减小了。状态空间模型(SSM)的应用中以汽车移动为例说明了其工作原理:当使用GPS检测到一辆车的位置信息后可以利用离散化的卡尔曼滤波器来估计车辆的速度值。
  • MATLAB
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    本资源提供了一个详细的MATLAB实现案例,用于演示如何编程构建和应用离散时间卡尔曼滤波器。通过简洁而高效的代码,帮助学习者掌握该算法的核心原理及其在实际问题解决中的运用技巧。 关于离散卡尔曼滤波器的 MATLAB 代码,可以参考并运行的相关资料有很多。希望这些资源对你有所帮助。
  • 平滑MATLAB-KALMAN_FILTER:示例展示如何用进行定位
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    本项目提供了使用MATLAB实现的卡尔曼滤波器代码,演示了通过卡尔曼滤波技术进行精准定位的方法。 卡尔曼·克劳迪代码matlab用于本地化的卡尔曼滤波器描述这是一个小型机器人项目,旨在演示车辆定位中的卡尔曼滤波器应用。在这个示例里,定位仅限于一维空间:机器人驶向墙壁并尝试测量到墙的距离。通过使用卡尔曼滤波器来过滤超声波传感器的噪声信号以获得距离估计值,在数学上可以证明这种估计方法能够最小化预期平方误差(以及其他有趣特性)。图1展示了用于进行距离测量的机器人,而图2则显示了原始的距离测量数据与经过卡尔曼滤波处理后的平滑信号对比。项目包含两部分代码:KalmanFilter.ino是机器人的Arduino代码,负责控制电机并发送距离读数;KalmanFilter.m则是Matlab脚本,用于启动机器人程序、获取传感器的测量值,并计算出卡尔曼滤波器的结果。
  • MATLAB
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    这段简介可以描述为:“MATLAB实现的卡尔曼滤波代码”提供了使用MATLAB编程语言实施经典卡尔曼滤波算法的具体示例和详细注释。该资源适合需要理解或应用状态估计技术的学生与工程师参考学习。 自己编写了Matlab 实现卡尔曼滤波的源码,并且能够运行。附上了测试的数据和图片。
  • PID
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    本研究提出了一种结合卡尔曼滤波器与PID控制器的方法,旨在优化控制系统性能。通过卡尔曼滤波器对系统状态进行精确估计,增强PID控制的响应速度和稳定性。 采用卡尔曼滤波器的PID控制方法,在干扰信号与测量噪声均为幅值为0.002的白噪声信号的情况下,使用滤波器能显著改善控制效果。
  • Matlab无迹
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    本项目提供了一个基于Matlab实现的无迹卡尔曼滤波器(ukf)代码,适用于状态估计和非线性系统的优化。适合科研与学习使用。 Matlab编写的无迹卡尔曼滤波器程序。
  • MATLAB扩展
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    这段简介是关于一个使用MATLAB编程语言实现的扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter, EKF)算法的代码。该代码适用于非线性系统的状态估计,为研究和工程应用提供了一个有效的工具。 关于扩展卡尔曼滤波器的MATLAB仿真,希望能对大家有所帮助。
  • MATLAB
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    本资源深入浅出地讲解了卡尔曼滤波器的基本原理及其在信号处理中的应用,并提供了详细的MATLAB实现代码。适合初学者学习和实践。 卡尔曼滤波器利用状态空间的概念来描述其数学公式,并且具有一个独特特点:它采用递归运算的方式,可以适用于平稳与非平稳环境。特别的是,在每次更新状态下,估计值会根据前一次的估计结果和新的输入数据计算得出,因此只需存储上一步的结果即可。此外,卡尔曼滤波器不需要保存所有的历史观测数据,并且其计算效率高于直接使用所有过去的数据进行估值的方法。
  • SIMULINK中时间
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    本文探讨了在MATLAB SIMULINK环境下实现离散时间卡尔曼滤波的方法与应用,分析其在状态估计中的高效性和准确性。 Para_cv1为初始化参数。本模块包括离散时间卡尔曼滤波、连续时间卡尔曼滤波以及混合时间卡尔曼滤波。相较于Simulink集成的KF模块,本模块简洁且易于后期修改。