Adaptative high-gain extended Kalman filter and applications

tel-00559107, version 1 - 24 Jan 2011
List of Figures
1 Boucle de contrôle schématisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
2 Moteur DC : circuit équivalent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
3 Graphe d’une sigmoïde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi
4 Ordonnancement des paramètres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
5 Estimation de la vitesse de rotation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii
6 Estimation du couple de charge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
7 Grand gain et Innovation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
1.1 Control Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Estimation Demonstration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Estimation with noise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1 Observability Equivalence Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 A Switching Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1 The Computation of Innovation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1 Series-connected DC Motor: equivalent circuit representation. . . . . . . . . . 58
4.2 Observer Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.3 Observer Main Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4 Computation of Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.5 Simulation Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4.6 Observer Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.7 Tuning Q and R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.8 Scenario 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.9 Tuning of θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.10 Graph of the Sigmoid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.11 Simulation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.12 Output Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.13 Scenario 2: Speed Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.14 Scenario 2: Torque Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.15 Scenario 3: Speed Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.16 Scenario 3: Torque Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.17 Scenario 2: Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.18 Scenario 3: Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.19 Effect of Parameter m2: Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
xxv