用直流电机输出速度和输出电流值作为最佳估计变量 c语言描述卡尔曼滤波算法
时间: 2024-02-05 09:14:14 浏览: 35
以下是基于直流电机输出速度和输出电流值作为最佳估计变量的卡尔曼滤波算法的C语言描述:
首先,定义状态向量 x 和状态转移矩阵 A:
```c
float x[2]; // 状态向量,x[0] 表示速度,x[1] 表示电流
float A[2][2] = { {1, 0}, {0, 1} }; // 状态转移矩阵
```
然后,定义观测向量 z 和观测矩阵 H:
```c
float z[2]; // 观测向量,z[0] 表示速度,z[1] 表示电流
float H[2][2] = { {1, 0}, {0, 1} }; // 观测矩阵
```
接着,定义过程噪声协方差矩阵 Q 和观测噪声协方差矩阵 R:
```c
float Q[2][2] = { {0.01, 0}, {0, 0.01} }; // 过程噪声协方差矩阵
float R[2][2] = { {0.1, 0}, {0, 0.1} }; // 观测噪声协方差矩阵
```
然后,初始化状态向量和状态估计误差协方差矩阵 P:
```c
float P[2][2] = { {1, 0}, {0, 1} }; // 状态估计误差协方差矩阵
x[0] = 0; // 初始速度为0
x[1] = 0; // 初始电流为0
```
接下来,进行卡尔曼滤波预测和更新:
```c
// 预测
float x_pred[2];
float P_pred[2][2];
matmul(A, x, x_pred, 2, 2, 1);
matmul(A, P, P_pred, 2, 2, 2);
matmul(P_pred, A_transpose, P_pred, 2, 2, 2);
add(P_pred, Q, P_pred, 2, 2);
// 更新
float K[2][2];
float S[2][2];
float S_inv[2][2];
matmul(H, P_pred, S, 2, 2, 2);
matmul(S, H_transpose, S, 2, 2, 2);
add(S, R, S, 2, 2);
inv(S, S_inv, 2);
matmul(P_pred, H_transpose, K, 2, 2, 2);
matmul(K, S_inv, K, 2, 2, 2);
sub(z, x_pred, z, 2, 1);
matmul(K, z, z, 2, 2, 1);
add(x_pred, z, x, 2, 1);
matmul(K, H, K, 2, 2, 2);
sub(I, K, K, 2, 2);
matmul(K, P_pred, P, 2, 2, 2);
```
其中,matmul 表示矩阵乘法,add 表示矩阵加法,sub 表示矩阵减法,inv 表示矩阵求逆,I 是单位矩阵,A_transpose 和 H_transpose 分别是 A 和 H 的转置矩阵。
最后,根据估计得到的状态向量 x 可以进行控制。
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