20
11
年
11
月
第
30
卷第
11
期
机械科学与技术
November
2011
Mechanical
Science
and
Technology
for
Aerospace
Engineering
Vo
l.
30
No.11
基于自适应
Kalman
滤波的
VMAS
车速信号处理
刘平,李人宪
(西南交通大学机械工程学院,成都
610031
)
刘平
摘
要:用仿真算例研究了卡尔曼滤波方法的滤波效果,与传统的
FIR
滤波法进行了比较,证明了
卡尔曼滤波法的有效性。建立了
VMAS
测试中速度滤波的状态空间模型。并基于这一模型,用卡
尔曼滤波方法进行了等速和加速工况的实测信号验证。提出了一种用于
VMAS
速度信号处理的
自适应
Kalman
滤波算法。运用该算法对实车测试的全工况数据进行了滤波处理,通过与普通
Kal
man
滤波进行比较,证明该算法在
VMAS
测试的信号处理中具有适应性强、估计精度高的特点。
关键词:信号跟踪;卡尔曼滤波;自适应;简易工况试验;全工况
中图分类号:币
273;
U467
文献标识码
:A
文章编号:
1003-8728
(2011)
11-1850
-0
5
Speed Signal Processing
of
VMAS (Vehicle Mass Analysis
System)
ßased
on Adaptive Kalman Filter
Liu Ping,
Li
Renxian
(School
of
Mechanical
Engineering
,
Southwest
Jiaotong
University
,
Chengdu
610031)
Abstract:
Th
is paper uses numerical simulation examples
to
verify the filtering effects of the Kalman filtering de-
noising method by comparing it with the traditional FIR filtering method. The state space model of speed signal
fil-
tering during the vehicle mass analysis system (VMAS) tests is established; the Kalman filtering method is used
to
test the constant speed mode and the acceleration mode of the VMAS; the test results prove the effectiveness
of
由
e
speed signal processing method.
Th
e paper also develops a new adaptive Kalman filtering algorithm for the speed
signal processing of the
VMAS
through using the test data and applies the algorithm
to
filtering its fu
l1
-condition test
data.
Th
e comparison of the adaptive Kalman filtering algorithm with the conventional Kalman filtering algorithm
shows that the new adaptive Kalman filtering algorithm has higher estimation accuracy
, stronger adaptability for the
speed signal processing during
VMAS
tests.
Key
words:
signal tracking; Kalman filter; adaptive; vehicle mass analysis system (VMAS)
test;
full-condition
对在用车进行
VMAS
测试(简易瞬态工况法进
行排放测试)时
[1]
电惯量模拟是一个关键技术,其
精度取决于汽车的加速度的准确测量。加速度由实
测的速度信号计算获得。如果测量的速度信号有较
大噪声,则计算得到的加速度值误差增大。因此测
量的速度信号的降噪是关键问题。实际工程中常用
的低通滤波器对此信号的处理能力有限,因此拟应
收稿日期
:2010
一
04-22
作者简介:刘
平(1
969
-
),副教授,研究方向为汽车排放与控制和
汽车系统动力学与控制,
univerlp@
126.
com
用
Kalman
滤波方法来进行降噪处理[日]。一般的
Kalman
滤波可以处理匀变速运动的跟踪,但是当运
动出现较大的状态改变时它的眼踪精确度很差,可
能出现滤波发散
[4]
。在
VMAS
测试中,既需要处理
匀变速运动工况的速度信号降噪,又要满足工况转
换情况下(如从加速工况转为等速工况)的滤波跟
踪精度。普通
Kalman
滤波不能满足工况变换时的
滤波精度,导致控制精度变差。
本文中提出一种自适应
Kalman
滤波算法,对
VMAS
各工况的速度信号实现有效的滤波跟踪,能
满足
VMAS
测试对滤波精度与实时性的要求。