Hammerstein状态空间系统:组合分层递归最小二乘与卡尔曼滤波算法
"Combined hierarchical based recursive least squares algorithm and Kalman filter for Hammerstein state space systems" 这篇论文探讨了非线性动态Hammerstein状态空间系统的参数估计问题。具体来说,它采用了一种基于层次的递归最小二乘算法来估计Hammerstein系统中的参数,并推导出一种卡尔曼滤波器来估计规范状态空间子系统的状态。这种方法的有效性通过模拟示例得到了验证。 1. 引言 系统建模和参数估计在各种工程领域,特别是控制理论和信号处理中扮演着至关重要的角色。Hammerstein系统是一种特殊的非线性系统,由一个非线性部分(通常是静态函数)和一个线性部分(如线性时不变系统)组成。这种结构使得它们广泛应用于诸如声学、电子和机械系统等领域。 2. Hammerstein系统 Hammerstein模型是由两个独立的组件组成的:一个非线性输入函数,通常是一个单变量函数,例如饱和、阶跃或阈值函数,接着是一个线性系统。这种系统结构对于处理含有非线性特征的实际物理系统非常有用。 3. 基于层次的递归最小二乘算法 递归最小二乘算法(RLS)是一种在线参数估计方法,用于逐步更新系统参数的估计,以最小化预测误差。基于层次的RLS算法则是将整个系统分解为多个子系统,逐层进行参数估计,这种分层策略可以提高估计的效率和准确性。 4. 卡尔曼滤波器 卡尔曼滤波器是一种最优估计理论下的线性递归滤波器,适用于带有随机噪声的动态系统状态估计。在这种情况下,卡尔曼滤波器被用来估计状态空间子系统的状态,同时考虑了系统的动态特性以及测量噪声和过程噪声。 5. 结合方法 将基于层次的RLS与卡尔曼滤波器结合,论文提出了一种新的估计框架。首先,RLS算法用于估计非线性部分的参数,然后使用这些参数来构建线性子系统的模型。接下来,卡尔曼滤波器被应用到这个线性子系统上,以实时估计系统状态。 6. 模拟示例 通过模拟实验,论文展示了该方法在不同场景下的性能,证明了所提方法在处理非线性动态Hammerstein系统时的高效性和准确性。 7. 结论 这项工作提供了一种新颖的方法,有效地解决了非线性动态Hammerstein系统的参数估计问题。这种方法结合了非线性参数估计的先进技术和线性状态估计的经典工具,为处理此类复杂系统提供了有价值的工具。 关键词:Hammerstein系统,参数估计,基于层次的递归最小二乘算法,卡尔曼滤波器
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