用C语言通过无迹卡尔曼滤波算法编写一套电池SOC计算函数,其中电池的容量使用Peukert常数n=1.357来计算并加上UKF算法的实现部分

时间: 2023-07-16 07:14:47 浏览: 50
以下是用C语言编写电池SOC计算函数的示例代码,其中包括无迹卡尔曼滤波算法和Peukert常数的计算。在此基础上,还添加了UKF算法的实现部分。 ```c #include <stdio.h> #include <math.h> #define N 2 // 状态变量数 #define M 1 // 观测变量数 // 定义系统状态变量和观测变量的结构体 typedef struct { double x[N]; // 状态变量 double z[M]; // 观测变量 } State; // 定义UKF算法中的sigma点结构体 typedef struct { double x[N]; // 状态变量 double y[M]; // 观测变量 } SigmaPoint; // 定义Peukert常数 const double peukert_n = 1.357; // 定义系统状态转移方程 void f(State *x, double dt) { x->x[0] -= x->z[0] * dt / (3600 * pow(x->x[1], peukert_n)); } // 定义系统观测方程 void h(State *x, State *z) { z->z[0] = x->x[0] / x->x[1]; } // 定义无迹卡尔曼滤波算法的主函数 void ukf_filter(State *x, double dt, double R, double Q) { // 定义滤波器变量 int i, j; double alpha = 0.1; double beta = 2.0; double kappa = 0.0; double lambda = pow(alpha, 2) * (N + kappa) - N; double c = N + lambda; double w_m[2*N+1], w_c[2*N+1]; double X[N][2*N+1], Y[M][2*N+1]; double x_pred[N], z_pred[M]; double P_pred[N][N], P_xy[N][M], P_zz[M][M]; double K[N][M], S[M][M]; SigmaPoint sigma_points[2*N+1]; // 计算sigma点的权重 w_m[0] = lambda / c; w_c[0] = lambda / c + (1 - pow(alpha, 2) + beta); for (i = 1; i < 2*N+1; i++) { w_m[i] = 1 / (2 * c); w_c[i] = w_m[i]; } // 计算sigma点 for (i = 0; i < N; i++) { sigma_points[0].x[i] = x->x[i]; } for (i = 0; i < N; i++) { SigmaPoint sp1 = sigma_points[i+1]; SigmaPoint sp2 = sigma_points[N+i+1]; for (j = 0; j < N; j++) { sp1.x[j] = x->x[j] + sqrt(c) * sqrt(P_pred[j][j]); sp2.x[j] = x->x[j] - sqrt(c) * sqrt(P_pred[j][j]); } } // 计算预测值 for (i = 0; i < 2*N+1; i++) { f(&sigma_points[i], dt); h(&sigma_points[i], &sigma_points[i]); for (j = 0; j < N; j++) { X[j][i] = sigma_points[i].x[j]; } for (j = 0; j < M; j++) { Y[j][i] = sigma_points[i].z[j]; } if (i == 0) { x_pred[0] = w_m[i] * sigma_points[i].x[0]; x_pred[1] = w_m[i] * sigma_points[i].x[1]; z_pred[0] = w_m[i] * sigma_points[i].z[0]; } else { x_pred[0] += w_m[i] * sigma_points[i].x[0]; x_pred[1] += w_m[i] * sigma_points[i].x[1]; z_pred[0] += w_m[i] * sigma_points[i].z[0]; } } // 计算协方差矩阵 for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < M; j++) { P_xy[i][j] = 0.0; for (int k = 0; k < 2*N+1; k++) { P_xy[i][j] += w_c[k] * (X[i][k] - x_pred[i]) * (Y[j][k] - z_pred[j]); } } } for (i = 0; i < M; i++) { P_zz[i][i] = R; for (j = 0; j < 2*N+1; j++) { P_zz[i][i] += w_c[j] * pow((Y[i][j] - z_pred[i]), 2); } } for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { P_pred[i][j] = 0.0; for (int k = 0; k < 2*N+1; k++) { P_pred[i][j] += w_c[k] * (X[i][k] - x_pred[i]) * (X[j][k] - x_pred[j]); } } P_pred[i][i] += Q; } // 计算卡尔曼增益 for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < M; j++) { K[i][j] = P_xy[i][j] / P_zz[j][j]; } } // 更新状态和协方差矩阵 for (i = 0; i < N; i++) { x->x[i] = x_pred[i] + K[i][0] * (x->z[0] - z_pred[0]); for (j = 0; j < N; j++) { P_pred[i][j] -= K[i][0] * P_zz[0][0] * K[j][0]; } } } // 主函数 int main() { // 定义电池的初始状态 State state = {{100.0, 10.0}, {0.0}}; // 定义电池的参数 double R = 0.01; // 观测噪声方差 double Q = 0.0001; // 状态噪声方差 // 模拟电池使用过程 int t; double dt = 1.0; for (t = 0; t < 3600; t++) { // 电池受到负载 state.z[0] = 5.0; // 无迹卡尔曼滤波算法预测和更新 ukf_filter(&state, dt, R, Q); // 打印电池的SOC printf("Battery SOC: %f\n", state.x[0] / state.x[1]); } return 0; } ``` 以上代码实现了无迹卡尔曼滤波算法,Peukert常数的计算以及UKF算法的实现部分。在主函数中,首先定义了电池的初始状态和参数,然后模拟了电池的使用过程,并对每个时间步骤进行一次滤波预测和更新,最后打印出电池的SOC值。

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