基于改进的ARUKF的燃气管道参数估计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进的ARUKF的燃气管道参数估计方法，根据管道内流体动力学的质量和动量平衡条件，建立天然气管道的状态空间模型。将渐消因子和最大相关熵准则分别应用到状态方程和量测方程的代价函数中，建立了滤波方程后，利用改进的ARUKF算法对燃气管道的压力和流量值进行估计更新，直至达到设定的参数估计精度或最大迭代次数。使用本发明专利技术有效解决了量测信息中异常值影响的问题，提升了燃气管道压力和流量的检测与估计精度，减少发生在燃气管网中错误警报的频率，从而降低参数估计误差对环境和个人健康造成的成本损失和危害。

Gas pipeline parameter estimation method based on improved arukf

The invention discloses a gas pipeline parameter estimation method based on improved arukf, according to the mass and momentum balance conditions of the fluid dynamics in the pipeline, a state space model of the natural gas pipeline is established. The gradual elimination factor and the maximum correlation entropy criterion are applied to the cost function of the state equation and the measurement equation respectively. After the filter equation is established, the improved arukf algorithm is used to estimate and update the pressure and flow value of the gas pipeline until the set parameter estimation accuracy or the maximum number of iterations are achieved. The invention effectively solves the problem of the influence of the abnormal value in the measurement information, improves the detection and estimation accuracy of the pressure and flow of the gas pipeline, reduces the frequency of the error alarm in the gas pipeline network, and thus reduces the cost loss and harm to the environment and personal health caused by the parameter estimation error.

【技术实现步骤摘要】
基于改进的ARUKF的燃气管道参数估计方法
本专利技术属于导航、制导与控制
，具体涉及一种基于改进的ARUKF(自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波)的燃气管道参数估计方法。
技术介绍
随着天然气的大规模开采和对能源的迫切需求，燃气管道呈现高压力、运量大的特点，这对天然气管道的安全运输提出了更高的要求。在实际情况下，管道流动系统是一个非线性系统，它容易受到外界环境中的无关干扰和传感器测量中的随机误差的影响，在天然气管道数据采集的过程中经常会出现异常值的干扰，影响压力和流量的估计。因此，滤波算法的应用是合理可行的，该方法为压力和流量的状态估计提供了依据。在线性系统中，卡尔曼滤波(KF)算法能够利用状态变量模型对多输入多输出的随机序列实现最优估计，在导航系统和其他领域中得到了广泛的应用。然而，在非线性情况下，对于传感器所收集或发送的大量数据的噪声处理，KF需要经历沉重的计算负荷才能得到最优解。由于实际系统非线性特征的复杂性、系统状态以及观测信息中夹杂的非高斯噪声、未知扰动、异常值等因素影响，针对非线性系统的复杂问题人们提出了很多优化和改进的算法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进的ARUKF的燃气管道参数估计方法，其特征在于，包括：/n步骤1、根据燃气管道内流体动力学的质量和动量平衡条件，建立的天然气管道的状态空间模型：x

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的ARUKF的燃气管道参数估计方法，其特征在于，包括：
步骤1、根据燃气管道内流体动力学的质量和动量平衡条件，建立的天然气管道的状态空间模型：xk＝f(xk-1)；其中，状态量分别对应于k时刻燃气管道上两个节点的压力和流量值；
步骤2、对状态量xk进行无迹UT变换，获得2n+1个对称Sigma点；
步骤3、按照UKF算法对Sigma点进行时间更新和修正测量协方差更新；
步骤4、计算渐消因子βk：












其中，tr[·]表示取矩阵的迹，为噪声方差矩阵，是UKF中定义的权重，yk为k时刻的观测值，yk＝{yk,i}，i＝0,1,...,2n；yk,i为k时刻第i个Sigma点对应的观测值，为k-1时刻估计的观测值，δ为给定的遗忘因子；
步骤5、利用所述渐消因子，基于最大相关熵准则的非线性回归方法对量测信息重新进行构建，进行量测更新；量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，陈佳琦，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11