一种基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法及系统和存储介质技术方案

技术编号:46630816 阅读:0 留言:0更新日期:2025-10-14 21:29
本发明专利技术公开了一种基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法及系统和存储介质,涉及网络控制领域,为解决现有方法因信号衰减、非线性特性和通信资源受限导致状态估计精度受限和功耗高的问题。包括:步骤一、建立输油管道系统动态模型,离散化得到状态空间模型;步骤二、设计动态事件触发机制,构建放大转发中继系统,得到放大测量信号数据;步骤三、设置状态估计和协方差矩阵初始值;步骤四、由无迹变换得到的2n+1个Sigma采样点,按权重系数加权得到一步预测和一步预测误差协方差Pj+1|j;步骤五、根据系统现象设计滤波器,计算估计误差利用矩阵不等式计算估计误差协方差上界矩阵,求解滤波增益矩阵Kj+1;步骤六、执行步骤四和步骤五,至达到总时长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络控制,具体而言,涉及一种基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法及系统和存储介质


技术介绍

1、随着工业自动化水平的不断提升,非线性管道系统作为石油、天然气等能源输送的核心基础设施,其运行安全与状态监测的重要性日益凸显。传统的定期巡检与人工监测方式已难以满足现代工业对实时性、高效性的要求。为此,基于状态估计的在线监测技术成为关键解决方案。

2、近年来,基于状态估计的在线监测技术成为解决此类问题的关键技术,但现有方法仍存在显著局限性:传统扩展卡尔曼滤波因管道系统强非线性特性易产生较大估计误差;粒子滤波虽能处理非线性问题,但其高计算复杂度难以适配实时监测需求;相比之下,无迹卡尔曼滤波(ukf)通过无迹变换对非线性系统进行状态估计,是十分高效且估计精度可靠的;此外,现有研究多忽视无线通信网络中的动态资源调度与信道衰减问题,频繁的数据传输导致能耗过高,动态事件触发机制通过设定动态触发条件,仅在必要时传输数据,从而减少冗余通信、降低网络负载。石油管道的长距离无线传输会导致信号衰减,影响数据可靠性,放大转发中继通过中继节点放大信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤一中所述建立输油管道系统动态模型,具体过程为:

3.根据权利要求2所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤一中所述将输油管道系统离散化得到状态空间模型,具体过程为:

4.根据权利要求3所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤二中,设计动态事件触发机制,包括触发条件和触发时刻;触发时刻记作jt,定义事件触发函数为:

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【技术特征摘要】

1.一种基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤一中所述建立输油管道系统动态模型,具体过程为:

3.根据权利要求2所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤一中所述将输油管道系统离散化得到状态空间模型,具体过程为:

4.根据权利要求3所述的基于无迹卡尔曼滤波的非线性管道系统状态估计方法,其特征在于,步骤二中,设计动态事件触发机制,包括触发条件和触发时刻;触发时刻记作jt,定义事件触发函数为:

5.根据权利要求4所述的基于无迹卡尔曼滤波的非...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙晶董宏丽邵克勇申雨轩汪涵博李梦晨孙宇航胡仲瑞
申请(专利权)人:东北石油大学
类型:发明
国别省市:

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