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专利号: 2017100438151
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于卡尔曼滤波算法的环境光强自适应调节方法,具体步骤:(1)利用三次多项式拟合法建立电流值I与应变值e的关系因为电流I和应变值e没有明确的函数关系,所以采用拟合曲线的方法;假设电流的调控范围是:0~i,取I=0、I’=0.333i、I”=0.667i、I”’=i,以这四个电流值进行四组实验计算得出相应的应变值,可以得到用(I、e)表示的四个点,通过这四个点来拟合电流值和应变值的对应函数关系;则假设函数关系为E(I)=aI3+bI2+cI+d

通过所取得点拟合出三次方程的系数a、b、c、d,由此可得电流应变之间的关系;

(2)卡尔曼增益矩阵(Kalman Gain)的计算卡尔曼增益矩阵用来计算当前状态的最优估计值,卡尔曼增益矩阵Kt可以表示为:其中,Pt为测量协方差矩阵,Rt为误差协方差矩阵;δt是梯度矩阵,该梯度矩阵决定了卡尔曼滤波算法的迭代跟新方向;测量协方差矩阵可以表示为:式中,以P0为测量协方差矩阵的初始值,P0可以表示为:梯度矩阵δt可表示为:

(3)卡尔曼滤波算法更新迭代的表达式如下:

It=It-1+Kt[Eth-E(It-1)]

其中,It是根据历史电流值(上一状态电流值)以及理论值计算得到的当前状态最优估计值;Eth是应变标定板设计的理论值;E(It-1)是将It-1带入到上述拟合函数所求得的值;Kt为卡尔曼增益矩阵;

(4)最优估计值的适定性评价

最优估计值计算完成之后,将最优估计值带入拟合方程来计算E(It),将E(It)与理论值Eth进行对比,如果存在一个合适的小量ε,使得最优估计值It为输入量的应变值E(It)与标定板理论值Eth满足一下关系:|E(It)-Eth|≤ε

则It为最优的电流值,之后的实验基于电流值It下的光照强度来进行;

如果不满足上述不等式,则以该状态下的电流值It作为下一状态的电流值It-1,以该状态下协方差矩阵Pt作为下一状态的Pt-1,并返回到步骤(2),这样就可以自循环递推下去,直到计算得电流值满足上述不等式。