專利名稱：基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法
技術領域：
本發明涉及一種基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，用于提高金屬帶材板形測量信號的計算精度和效率，屬于軋機控制技術領域。
背景技術：
在金屬帶材的軋制加工過程中，板形一般指沿帶材橫向各部分的延伸率，有的文獻也稱為平直度或平坦度。當帶材板形不好時，會產生波浪及瓢曲等現象，因此，板形屬于帶材產品的關鍵性能指標之一，得到了越來越多的重視和研究。在板形控制系統中，板形測量信號的具體處理方法，對于帶材產品的最終板形控制效果，有著重要的影響。由于外部環境、傳感器本身、信號通路的元器件干擾等多方面因素，在板形測量的原始信號中，一般都包含有噪聲信息，需要進行信號處理。當前，常用的信號處理方法為數字濾波，采用數字低通濾波器去掉測量信號中的高頻干擾，低通濾波器一般分為無限長單位沖激響應IIR濾波器或有限長單位沖激響應FIR濾波器兩種形式。使用數字低通濾波器，雖然可以去除信號中的高頻干擾信號，但建立在確定性數字信號處理基礎上，沒有考慮到隨機噪聲的影響，因此在低頻段的信號仍包含有測量噪聲信息，這樣會影響板形計算的精度。而且，隨著低通濾波器性能需求的提高，濾波器計算采用的階次也通常增加，相移也通常增大，這樣濾波計算所需的空間和時間都會相應增加，從而引起較大的計算開銷。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，首先，采集板形測量原始信號，離線進行試驗，計算出測量噪聲方差數據，用于初始化卡爾曼濾波器的參數；然后，在軋制過程中，實時采集板形測量原始信號，采用卡爾曼濾波器進行測量信號的在線處理；最后，濾波后的板形信號輸出給板形控制器，板形控制器將計算后的控制輸出送到板形執行機構，調整帶材的實際板形。進一步地，上述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，計算卡爾曼濾波器的初始參數時，計算出過程噪聲方差和測量噪聲方差。更進一步地，上述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，卡爾曼濾波器采用遞推公式實時計算設系統的狀態方程和輸出方程表不為
權利要求
1.基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，其特征在于首先，采集板形測量原始信號，離線進行試驗，計算出測量噪聲方差數據，用于初始化卡爾曼濾波器的參數；然后，在軋制過程中，實時采集板形測量原始信號，采用卡爾曼濾波器進行測量信號的在線處理；最后，濾波后的板形信號輸出給板形控制器，板形控制器將計算后的控制輸出送到板形執行機構，調整帶材的實際板形。
2.根據權利要求I所述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，其特征在于計算卡爾曼濾波器的初始參數時，計算出過程噪聲方差和測量噪聲方差。
3.根據權利要求I所述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，其特征在于卡爾曼濾波器采用遞推公式實時計算 設系統的狀態方程和輸出方程表示為 Xk+\ =AXk+wk ^ -CXk+v, (I) 在式(I)中，Xk+1表示系統在k+Ι時刻的狀態變量，Xk表示系統在k時刻的狀態變量，Yk表不系統在k時刻的輸出信號，A表不狀態變量之間的增益矩陣，C表不狀態變量與輸出信號之間的增益矩陣，wk表示均值為零的正態白噪聲，其方差為Q，Vk表示均值為零的正態白噪聲，其方差為R ; Pk = APk_{AT+Q Hk = PkC1 {(l)r +R) 1 (2) Pk =(/-",Vi h = AXk-X +Hk{Yk-CAXk-X) 在式(2)中，力輸出的狀態濾波值，Hk為卡爾曼修正矩陣，Pk為狀態實際值與狀態濾波值的方差矩陣P' k為狀態實際值與狀態理想值的方差矩陣；卡爾曼濾波器的遞推公式采用式(2)計算。
4.根據權利要求I所述的基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，其特征在于所述濾波后的板形信號輸出給板形控制器，板形控制器為PLC可編程控制器或工控機。
全文摘要
本發明提供一種基于卡爾曼濾波器的板形測量信號處理方法，首先，采集板形測量原始信號，離線進行試驗，計算出測量噪聲方差數據，用于初始化卡爾曼濾波器的參數；然后，在軋制過程中，實時采集板形測量原始信號，采用卡爾曼濾波器進行測量信號的在線處理；最后，濾波后的板形信號輸出給板形控制器，板形控制器將計算后的控制輸出送到板形執行機構，調整帶材的實際板形。本發明板形測量信號處理方法，可消除系統測量過程中所引入的隨機白噪聲信號，實現板形濾波值的最優均方誤差，并且采用遞推方式實現，計算簡便，響應速度快，有效地提高板形測量信號的計算精度和效率。
文檔編號B21B37/28GK102931946SQ20121041183
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者李坤杰, 劉文田, 常華, 王海霞, 陳曉琳 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司