卡尔曼滤波器在多元信号融的合中的应用研究.doc

卡尔曼滤波器在多元信号融合中的应用研究 摘要 为了得到可以实时准确反映实际煤发热量的信号，研究了一种基于卡尔曼滤波的信息融合方法，结合卡尔曼滤波器预估-校正过程，用实验室分析法的化验值校正基于负荷-压力动态模型计算的发热量值，进而减小其静态误差，得到一个动态误差小准确度高的融合结果。经不同工况下机组实际运行数据验证，融合后的信号能实时反映实际煤发热量的变化趋势且能解决模型误差和给煤量波动导致动态法静态精度低的问题，静态误差小于3%，可以满足现场对信号动态响应速度和静态精度的要求。 关键词：煤发热量；实时校正；卡尔曼滤波；信息融合  RESEARCH ON THE APPLICATION OF KALMAN FILTER IN MULTI SIGNAL FUSION Abstract A new method of information fusion based on Kalman Filter is studied for getting the signal which reflects the actual calorific value of coal real-time and accuracy. By combining predictor-corrector process of Kalman Filter, calorific value based on load-pressure dynamic model is corrected by assay value obtained from laboratory analytical method. So that the static error is reduced and a fusion result with little dynamic error and high accuracy is obtained. Verified by actual operation data under different cases, the signal after fusion can reflect the actual calorific value of coal in real time and the problem of low accuracy of static dynamic method caused by the model error and the coal quantity fluctuation is also solved. What’s more, static error is less than 3%, which can meet the requirements of dynamic response speed and static precision. Keywords: coal calorific value，real-time correction，kalman filter，information fusion 目 录 摘要 I Abstract II 1概述 1 1.1信息融合技术 1 1.1.1信息融合技术简介 1 1.1.2信息融合设计 1 1.1.3信息融合技术的发展 1 1.2多传感器信息融合 2 1.3本课题研究背景和意义 2 1.4国内外研究现状 4 1.5本文研究内容 5 2卡尔曼滤波器及应用 6 2.1卡尔曼滤波器 6 2.1.1标准卡尔曼滤波器 6 2.1.2非线性卡尔曼滤波器 7 2.2卡尔曼滤波器特点 8 2.3卡尔曼滤波器在多元信号融合中应用 8 3煤发热量测量方法 11 3.1实验室分析法 12 3.2煤发热量软测量法 12 3.2.1煤发热量软测量方法 12 3.2.2动态煤发热量软测量法 13 4基于卡尔曼滤波器的信息融合 16 4.1系统模型 16 4.2用MATLAB实现卡尔曼滤波器 16 4.3应用卡尔曼滤波器融合煤发热量信号 21 5实验验证 23 6结论与展望 27 6.1 结论 27 6.2 展望 27 参考文献 28 致谢 30 1概述 1.1信息融合技术 1.1.1信息融合技术简介 信息融合起源于数据融合，随着科技的发展，其概念也在不断丰富，也能够说是对传感器信息进行融合或称为多传感器信息融合。信息融合是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善[1]。 融合是某个形式结构，它的内容用数学知识和科学方式综合各种消息