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生産システムの異常診断入門System Check

第94回 拡張カルマンフィルタとその異状診断への応用 その1

9・2 拡張カルマンフィルタとその異状診断への応用

式(9・1)で与えられる未知パラメータ、未知状態変数を含むシステムを
等価な別の方程式で表現する。システムの未知パラメータpはシステムの
故障により変化するがその後一定で考えられる。
したがって、これを方程式で表すと次のようになる。

ここで、P0はこのパラメータ(ベクトル)であり未知である。
wp(t)はパラメータのランダムな変動を洗わず項であり、
平均値oの正規性ノイズベクトルとする。式(9・1)と
式(9・2)を連立することで、未知パラメータを含む
システムが一組の方程式として記述することができる。
いま次のようなベクトルを定義する。

ここでΘ(t):(n+l)次元ベクトル、
式(9・1)と式(9・2)を連立して作られる
システムの状態ベクトル、g(x、u、p、t):(n-l)次元の
システムの非線形ベクトル、w(t):(n+l)次元の
平均o、正規性ノイズベクトル、とすると、式(9・1)、
(9・2)を連立して作られるシステムの状態方程式は


となる。このシステムの入出力測定値u(t)、y(t)から、
状態Θ(t)が推定できると、式(9・1)で与えられる
システムの全状態x(t)と未知パラメータp(t)が、
推定できたことになる。仮にf(x、u、p、t)が線形で
あったとしても、システム式(9・4)は非線形となり、
直接線形カルマンフィルタは使用できない。
こそで、式(9・4)のシステムを各時刻で線形化して、
この線形化モデルに線形カルマンフィルタを応用する。

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