论文用容积卡尔曼滤波算法进行集装箱吊具姿态估计是大学硕士与本科卡尔曼滤波毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写卡尔曼滤波方面论文范文。
摘 要：为提高非线性模型下集装箱吊具姿态的估计精度,建立一个基于四元数和低精度高噪声传感器的集装箱吊具姿态估计非线性模型,运用容积卡尔曼滤波算法进行姿态估计.试验数据与高精度姿态传感器数据比较表明,采用容积卡尔曼滤波算法可以有效提高集装箱吊具姿态估计精度和稳定性.
关键词：集装箱吊具； 姿态估计； 容积卡尔曼滤波（CKF）； 四元数
中图分类号： U693.3
文献标志码： A
Abstract：In order to improve the estimation accuracy of container spreader attitude in a nonlinear model, a nonlinear model based on the quaternion and the sensor with low accuracy and high noise is established to estimate the container spreader attitude by the Cubature Kalman Filtering （CKF） algorithm. Through comparing the test data with the highaccuracy attitude sensor data, it shows that the CKF algorithm can effectively improve the accuracy and stability of the container spreader attitude estimation.
Key words：container spreader； attitude estimation； Cubature Kalman Filtering （CKF）； quaternion
0引言
集装箱吊具姿态调整是集装箱装卸效率提高的瓶颈,涉及到对位、着箱和防摇等3个重要环节.集装箱吊具姿态通常用旋转角、倾斜角和滚转角表示,它为操作司机提供吊具姿态信息,引导集装箱装卸操作,同时为控制系统提供姿态参数数据,保证装卸过程安全.
目前保证集装箱吊具姿态的措施有：
（1）通过力矩电机或液压油缸增加钢丝绳收放阻尼,不断地减小集装箱与吊具摇摆幅度,并目测姿态,完成装卸操作.该措施的缺点是只关注倾斜角,用于集装箱吊具防摇的精度低,不能集成到控制系统中.
（2）通过滑轮组八绳姿态纠正,使钢丝绳在小车方向的水平分力足够大,依靠此分力实现吊具在小车方向的倾斜角姿态纠正.该措施用于吊具防摇,但结构复杂,不能集成到控制系统中.
（3）通过各种传感器和检测元件检测吊具相对于小车的位置信息和吊具姿态信息,并反馈到控制系统.[1]经控制器处理后将姿态纠正信号输出到执行机构,属于较为典型的“控制信号反馈控制”闭环控制系统,多采用PID控制器.
目前大规模使用电子姿态控制系统（上述第3种措施）进行集装箱装卸,其缺点是：由于集装箱吊具利用钢丝绳和小车运行机构实现力传动,属于典型大惯性柔性负载,其姿态调整控制系统为时变非线性系统,姿态传感器精度低、噪声高,姿态调整耗时费力,简单的“控制信号反馈控制”闭环会出现噪声信号放大,从而导致姿态调整频繁,效率低下,操作司机可控感差.
随着控制理论和电子技术的发展,更多时变非线性系统分析方法用于各个领域与行业.[2]原较多用于飞机、卫星和导弹姿态控制的容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman Filtering, CKF）算法在其他多个领域时变非线性的姿态和定位系统中取得很好效果.ARASARATNAM[3]提出的CKF算法构造2n个具有相同权重的容积点,由非线性系统方程传播这些点进而进行状态估计,保持原系统的时变性和非线性,同时具有二阶精度[4].王宏健等[5]将CKF算法应用于水下航行器的姿态和定位估计,取得很好效果；LIU等[6]将CKF算法运用于列车姿态和定位中,取得很好的精度.
鉴于此,本研究将CKF姿态估计环节引入控制系统（见图1）中,其基本思想是：运用CKF算法对上一环节的姿态估计和姿态测量信号进行计算,得出最优姿态估计,提供给控制器进行姿态调整控制.[78]该方法理论上可以达到两个效果：（1）提供给控制器的姿态控制信号是在原有姿态发展趋势上的最优估计,具有合理的超前分析和预判性质,使得控制系统具有姿态调整收敛属性,系统变得平稳；（2）降低集装箱吊具姿态的控制系统外的被动扰动（机械振动和风速影响）和测量监测单元的传感器自身噪声干扰,避免这些扰动或干扰在重复姿态调整过程中被逐渐放大,从而影响系统稳定性.
集装箱吊具姿态控制系统是大惯性柔性负载,目前在此领域内尚未见到CKF算法的应用.因此,本文用CKF算法对基于四元数法的集装箱吊具姿态模型进行求解,利用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器从集装箱吊具姿态控制试验装置上获取传感器数据,将CKF算法应用于集装箱吊具姿态估计.为找到对比对象,将法国SBG Systems公司生产的SBG AHRS传感器作为集装箱吊具姿态监测标准,对比分析基于CKF算法的低精度、高噪声普通姿态监测传感器对集装箱吊具姿态的估计.
2集装箱吊具姿态估计系统建模
3试验结果及分析
试验中,将CKF算法集成到T32F103TB处理器中,利用串口将集装箱姿态数据传输到上位机,监控其状态并记录在csv格式文件中.上位机采样频率为400 Hz,状态变量xi初值为（0,0,0,1,0,0,0,0,0,0）T ,误差协方差矩阵的初值为100I10×10,差分区间为1.试验模型的初值阶段设置为静止启动阶段,计算协方矩阵和过程噪声协方差矩阵.此外,在同等条件下独立得到低精度、高噪声数据传感器情况下CKF算法的姿态估计和高精度SBG AHRS传感器输出的姿态.将两者进行对比分析,总结低精度、高噪声数据传感器情况下CKF算法的姿态估计误差.
总结:本论文可用于卡尔曼滤波论文范文参考下载，卡尔曼滤波相关论文写作参考研究。
参考文献：
1、 基于列生成算法的集装箱班轮运输网络优化 摘要：为使集装箱班轮运输公司在相对较为稳定的航运网络上进行适时调整和优化，以适应航运市场的变化获得最大利润，以CKYH联盟为例，将联盟利润最大。
2、 基于能量有效水下分布式粒子滤波跟踪算法 摘 要： 为降低水下无线传感器网络目标跟踪算法能耗并提高定位精度，提出基于能量有效的分布式粒子滤波跟踪算法（EEPF算法）。EEPF算法通过能量。
3、 基于改进TPSN和卡尔曼滤波时间同步算法 摘 要： 给出一种基于改进TPSN和卡尔曼滤波提高TDOA定位中时间同步精度的方法。TDOA定位中，信号接收设备之间的时间不一致性，最终将反映到。
4、 扩展卡尔曼滤波器的目标机动信息估计 摘要： 针对目标机动信息估计时的状态方程非线性及目标机动频率未知的特点， 对三维线性卡尔曼滤波器的状态量进行了扩维。 利用扩展卡尔曼滤波器（EK。
5、 迪士尼恋上上海地铁卡 随着上海迪士尼乐园的开园运营，申城的迪士尼热潮扑面而来。为庆贺迪士尼开园纪念，上海申通地铁集团有限公司特限量发行迪士尼地铁纪念卡和迪士尼地铁纪念。
6、 C罗力压梅西、格里兹曼第四次获金球奖 北京时间12月13日凌晨，效力於皇马的葡萄牙前锋克里斯蒂亚诺·罗纳尔多获得由《法国足球》杂誌主办的2016年金球奖（BALLON D’OR），这。