卡尔曼滤波在主动悬架中的仿真应用.pdf

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1、第34卷第l0期煤矿机械Vo1．34No．102013年lO月CoalMineMachinery0ct．2013卡尔曼滤波在主动悬架中的仿真应用冯志新(吉林师范大学数学学院．吉林四平136000)摘要：提出了一种应用触发子系统模块实现卡尔曼滤波器对系统进行滤波的仿真方法并详细阐述了实现过程和在主动悬架系统中的应用该方法采用Simulink模块与M函数相结合．符合在线实时滤波的情况关键词：卡尔曼滤波；LQR；触发子系统；仿真实现中图分类号：U463．33文献标志码：B文章编号：1003—0794(2013)10—0068—02SimulationApplicationofKalmanFil

2、terinActiveSuspensionFENGZhi—xin(CollegeofMathematics，JilinNormalUniversity，Siping136000，China)Abstract：Inthisdesign，asimulationmethodofKalmanfilterforsystemsfulfilledbytriggersubsystemblockisproposed，inwhichtheformofSimulinkblocksiscombinedwithM-functions，andtheonlinefilterprocessingareachievedp

3、erfectly．Itsimplementationprocessisintroducedindetails，andsimulationcsultsfortheapplicationintheactivesuspensionsystemshowtheefficiencyoftheproposedmethod．Keywords：kalmanfiher；LQR；triggersubsystem；simulationimplementation0引言态的测量值。结合预测值和测量值。得到现在状态k目前．模拟数字滤波器对连续系统进行滤波仿的最优化估算值X(klk)。真的实现方法很多。Simulin

4、k可以说是解决系统建X(klk)=X(klk一1)+K(后)[Z(k)一月(I后一1)](3)模、分析与仿真等问题的理想工具，然而完全由K(J})=P(ktk-1)日，[HP(一1)日+R](4)Simulink模块搭建的离散模型滤波系统不可避免地式中K广卡尔曼增益(KalmanGain)。会造成失真，越加偏离生产实际的情况：完全由程由以上得到状态下最优的估算值X(klk)。但序编写的连续系统滤波又会失去其直观性和灵活是为了要令卡尔曼滤波器不断地运行下去直到系性。虽然利用S函数亦可实现对连续系统的数字滤统过程结束，还要更新K状态下X(klk)的协方差。波，但是S函数的编写比较复杂，在滤波

5、的工程实P(klk)=[J—K(

6、i})H]P(klk—1)(5)现、现场调试及通用型方面都存在着局限性。基于式中，_—一单位矩阵此。本文以卡尔曼滤波为例．介绍一种基于Simulink当系统进入K+I状态时，P(klk)就是式(2)中的对系统实时滤波仿真实现的方法P(k—llk一1)。这样，算法就可以自回归的运算下去。1卡尔曼滤波器的设计由以上5个公式，通过MATLAB编程．很容易利用离散系统的过程模型．来预测下一状态的实现卡尔曼滤波系统。假设现在的系统状态是K，根据系统的模型．2卡尔曼滤波器仿真实现可以基于系统的上一状态而预测出现在状态为了更加真实地模拟实际情况．连续系统采用X(kIk

7、一1)=AX(一1Ik一1)+BU(k)(1)Simulink模块进行搭建因为采用的是离散卡尔式中X(kik—1)——利用上一状态预测的结果：曼滤波．卡尔曼滤波器由程序编写实现(M函数文x(k一11．j}一1)——上一状态最优的结果：件)．最后再通过触发子系统模块来实现二者的结U(k)——现在状态的控制量．如果没合数字滤波系统中A／D及D／A转换的功能由有控制量，它可以为0。Simulink中带有脉冲信号发生器的触发子系统模块用P表示对应于X(kik一1)的量测。来模拟实现P(klk一1)=AP(k一1Ik—1)A+p(2)具体创建步骤如下：式中P(kJk一1)——X(l一1)对应的量测

8、：(1)在上述创建的模型窗13中，将端口与子系P(k—llk一1)——(．j}一1I

9、i}一1)对应的量测：统(Ports&Subsystems)模块库中的触发子系统A—A的转置矩阵：(TriggeredSubsystem)模块拖拽到其中。它是一个执p——系统过程的量测。行外部输入触发的子系统模块．其中的触发端口决有了现在状态的预测结果．然后再收集现在状定着该模块是否执行．在外接周期矩形脉冲输入一68—第34卷第l0期卡尔曼滤波在主