Sammenligning av EKF- og UKF- kalmanfilter anvendt på totankprosess
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/181671Utgivelsesdato
2009Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Studentoppgaver (TN-IDE) [877]
Sammendrag
Denne masteroppgaven er todelt. Del I går ut på å sammenligne ytelsen til
et utvidet Kalmanfilter (EKF) og et "unscented" Kalmanfilter (UKF) på et
prosessanlegg bestående av to tanker, ved Universitetet i Stavanger (UIS). I del
II benyttes et utvidet Kalmanfilter for å estimere lekkasje fra den ene tanken i
anlegget. I begge delene baseres Kalmanfiltrenes estimat på måling av nivået i
den ene tanken og kjennskap til prosessen.
I del I har EKF og UKF blitt sammenlignet under forskjellige forhold i anlegget.
Det er sett på hvordan filtrene presterer i forhold til hverandre ved forskjellige
tuningparametre og evnen til å kompensere for ekstern påvirkning/forstyrrelser
i systemet. Som forstyrrelse har tilsats av vann vært benyttet. UKF er i følge
teorien overlegent EKF på systemer der man ikke kan anta linearitet rundt
arbeidspunkt bestemt av tilstandsestimat. UKF unngår lineariseringen i EKF
ved å plukke ut punkter rundt arbeidspunktene og sende disse gjennom den
ulineare modellen. På denne måten unngår man feil som følge av lineariseringen.
Resultatene fra forsøkene i del I viser at EKF og UKF har tilnærmet lik
prestasjon på totankanlegget og at årsaken til dette er at systemet ikke er så
ulineart at lineariseringen i EKF skaper problemer.
I del II blir modellen og EKF fra del I utvidet for å kunne estimere lekkasje
fra den ene tanken i systemet. Denne typen filter kan for eksempel benyttes til
å gi alarmer i et prosesskontrollsystem. Ved å teste dette Kalmanfilteret ved
forskjellige driftsituasjoner har man vist filterets styrker og svakheter. Det har
vist seg at modellfeil fører til at filteret ikke kan brukes for å oppdage lekkasje i
driftsituasjoner hvor ventil- og pumpepådragene varierer ofte og brått. I situasjoner
hvor pådrag variere lite og/eller sjelden gir filteret tydelig indikasjon på
lekkasje og kan anvendes for å gi alarm om lekkasje.
Beskrivelse
Master's thesis in Cybernetics and signal processing