UPS電源該算法將EKp是提用只得有度,如解人作是的力式樹候為對系統(tǒng)狀態(tài)變量的概率密度分布的近似,這種新型算法稱為無跡卡爾曼濾波(UKF)法。以無跡變換為前提和基期,“采用個適的采樣能帶來通近狀態(tài)變量分布。因為UKF法不用將非線性系統(tǒng)強制我性花,意黨了以下法能略高階項而引入的誤差,也不需重復(fù)計算復(fù)雜的Jacobian矩陣使得打背好提笑人降征,經(jīng)過大能試染驗證,UKF法在預(yù)測和估算誤差方面始終都優(yōu)子EKF法,這使得UKF法的使用范圍更加廣泛。
以下提果用卡爾要進波法的框架,利用無跡變換在估計點附近確定采樣,將一個狀態(tài)估計點轉(zhuǎn)換為多個估計點,根據(jù)權(quán)值的不同將狀態(tài)估計點的值傳遞給后面的觀測值,按照觀測值以及真實測量值的誤差,通過反饋送代計算相應(yīng)的量,在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度及濾波的性能的同時,實時在線估計電池SOC值,并通過卡爾曼增益對估算結(jié)果做出修正,以此逼近函數(shù)的概率密度分布。
UPS電源因此變換是最關(guān)鍵的部分|也是UKF法區(qū)別于EKF法最主要的部分。無跡變換通過計算非線性變量的統(tǒng)計特性,得到具有相同統(tǒng)計特性的多個變量值。其基本原理是根據(jù)狀態(tài)變量的統(tǒng)計特性,按照一定的采樣方法選取相應(yīng)有限數(shù)目的采樣點,使得采樣點的概率分布特性和已知變量的概率分布特性相同或相近,從而使用變換后的采樣點來進行后面的估算。無跡變換中,采樣策略的選取對估算效果有重要影響,一般包括對稱采樣、最小偏度單形采樣和超球體單形采樣,采用的是計算方便且效果較好的對稱采樣策略,將n個采樣點通過無跡變換轉(zhuǎn)換成2n+1個采樣點(后文中,n代表的是狀態(tài)變量的維數(shù)),這2n+1個采樣點與原來n個采樣點具有相同的期望和方差,每個點擁有對應(yīng)的均值權(quán)值和方差權(quán)值,這個過程也稱作sigma化,這些點也被稱為sigma點。無跡變換的目標(biāo)是構(gòu)造一定數(shù)目的sigma點及其對應(yīng)的權(quán)值,盡量保證變換前后非線性變量的特征分布不發(fā)生改變,盡可能地逼近性能指標(biāo)。設(shè)狀態(tài)變量x的維數(shù)為n,和P,分別為其均值和協(xié)方差矩陣,y為觀測變量,狀態(tài)變量和觀測變量的關(guān)系表達式為y=f(x)。利用對稱采樣策略,可以得到2n+1個采樣點x'(i=0,1,2,…,2n),經(jīng)狀態(tài)變量和觀測變量之間的關(guān)系以及加權(quán)計算,可得到y(tǒng)的均值與協(xié)方差矩陣P,。無跡變換方法的具體步驟如下:
UPS電源狀態(tài)變量的維數(shù);a為散布程度因子,a的選取決定了采樣點與均值之間的接近程度,通常取10°~1之間的正數(shù);B為校驗前分布因子,高斯分布時,β=2為最優(yōu);k為滿足k+n產(chǎn)0的輔助尺度因子;入為縮放比例參數(shù),A=a(n+k)-n。合理調(diào)節(jié)α和k可以提高算法估算精度。UPS電源根據(jù)鋰電池PNGV等效電路模型,選取一維SOC作為系統(tǒng)的狀態(tài)變量,電池端電壓U.作為系統(tǒng)的觀測變量,與其他選取的三維參數(shù)作為系統(tǒng)狀態(tài)變量的方式相比,將三維降低至一維,大大減小了運算量和計算復(fù)雜度,建立的電池狀態(tài)空間方程如式(5-35)所示(以放電方向為正):
UPS電源是一種循環(huán)迭代的估計算法,根據(jù)參考點的特征分布來選擇sigma點,盡量保證 sigma點與x,具有相同的均值和協(xié)方差。這些sigma點經(jīng)過系統(tǒng)狀態(tài)方程進行傳遞,便可得出預(yù)測值點群。再通過卡爾曼增益以及觀測變量真實值與預(yù)測之間的誤差來對預(yù)測值進行不斷地修正,最終可得出系統(tǒng)狀態(tài)變量的最優(yōu)估計值。UPS電源使用UKF法估算鋰離子電池SOC值時,一般將SOC、Uy選為狀態(tài)變量,對狀態(tài)變量初始化后,算法在每一個采樣周期內(nèi)對電池SOC進行預(yù)測和更新,同時,根據(jù)誤差協(xié)方差的大小,卡爾曼增益會不斷調(diào)節(jié),反饋回來修正估算誤差。隨著時間累積,算法循環(huán)次數(shù)增加,SOC估算值不斷向真實值靠近。因此,UKF法在預(yù)測估算時具有校正能力,即使初始值設(shè)定得與真值相差較遠,隨著算法的進行,估算值也能逐漸通近真實值。2022-05-17
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