Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning. med Kalman-filter og RLS.

Like dokumenter
Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning. 1 En kort oppsummering Adaptiv filtrering 2. 3 Prediksjon 4

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes canvas.

6 Modellering av smelteovn Modellering Tilstandsromform Diskretisering Observerbarthet Tidssteg...

Dato: fredag 14 desember 2007 Lengde på eksamen: 4 timer Tillatte hjelpemidler: ingen. 1 Diskret tilstandsrommodell 2. 2 Stående pendel 4

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning. 1 Stokastiske system og prosesser 2

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes canvas. 1 Øving med systemidentifikasjon.

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes canvas. 1 Adaptiv filtrering 2.

Løsningsforslag Eksamen i MIK130, Systemidentikasjon (10 sp)

7 Tilstandsestimering for smelteovn.

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning. 7.1 Stokastisk prosess Lineær prediktor AR-3 prosess...

Dato: Tirsdag 28. november 2006 Lengde på eksamen: 4 timer Tillatte hjelpemidler: Kun standard enkel kalkulator, HP 30S

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes canvas.

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

Løsningsforslag Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon (10 sp)

TTK4180 Stokastiske og adaptive systemer. Datamaskinøving 2 - Parameterestimering

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Eksamen i MIK130, Systemidentikasjon (10 sp)

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

MIK-130 Systemidentifikasjon Løsningsforslag eksamen 28 mai 2004

DET TEKNISK - NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET Institutt for data- og elektroteknikk. Løsningsforslag Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon (10 sp)

ELE610 Prosjekter i robotteknikk, vår 2017.

4.1 Diskretisering av masse-fjær-demper-system. K f m. x m u m y = x 1. x m 1 K d. Dette kan skrives på matriseform som i oppgaven med 0 1 A =

Tilstandsestimering Oppgaver

Tilstandsestimering Oppgaver

Kalmanfilter på svingende pendel

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon (10 sp)

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning. 1 Parameterestimering med LS og RLS 2

MIK 200 Anvendt signalbehandling, Lab. 5, brytere, lysdioder og logikk.

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon

SLUTTPRØVE (Teller 60% av sluttkarakteren)

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning. systemidentifikasjon fra sprangrespons.

ELE610 Prosjekter i robotteknikk, vår 2018.

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning.

Eksamensoppgave i ST0103 Brukerkurs i statistikk

Eksamensoppgave i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon (10 sp)

c;'1 høgskolen i oslo

MIK 200 Anvendt signalbehandling, Prosjekt 3, Wavelet-transformasjon.

Litt generelt om systemidentifikasjon.

Litt generelt om systemidentifikasjon.

DESIGN AV KALMANFILTER. Oddvar Hallingstad UniK

Eksamen i ELE620, Systemidentifikasjon (10 sp)

TMA4240 Statistikk Høst 2015

Artikkelserien Reguleringsteknikk

Løsningsforslag til andre sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2010

Eksamensoppgåve i ST0103 Brukarkurs i statistikk

TMA4240 Statistikk 2014

TMA4240 Statistikk Høst 2016

Eksamen i ELE620, Systemidentikasjon (10 sp)

TMA4240 Statistikk Høst 2015

MIK 200 Anvendt signalbehandling, 2012.

UNIVERSITETET I OSLO Matematisk Institutt

STK1100 våren 2019 Mere om konfidensintevaller

Inferens. STK Repetisjon av relevant stoff fra STK1100. Eksempler. Punktestimering - "Fornuftig verdi"

Eksamen i ELE620, Systemidentikasjon (10 sp)

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4240 Statistikk Eksamen desember 2015

EKSAMENSOPPGAVE Georg Elvebakk NB! Det er ikke tillatt å levere inn kladd sammen med besvarelsen

EDT211T-A Reguleringsteknikk PC øving 5: Løsningsforslag

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning.

Bootstrapping og simulering Tilleggslitteratur for STK1100

TMA4240 Statistikk 2014

Eksamen i MIK130, Systemidentifikasjon (10 sp)

EKSAMENSOPPGAVE. «Tabeller og formler i statistikk» av Kvaløy og Tjelmeland. To A4-ark/ 4 sider med egne notater. Godkjent kalkulator.

UNIVERSITETET I OSLO

2 Utledning av Kalman-filter Forventningsrett estimator Kovariansmatriser Minimum varians estimator... 9

Siden vi her har brukt første momentet i fordelingen (EX = EX 1 ) til å konstruere estimatoren kalles denne metoden for momentmetoden.

Båtsimulering med diskret Kalmanfilter TTK4115 Lineær systemteori

UNIVERSITETET I OSLO

Punktestimator. STK Bootstrapping og simulering - Kap 7 og eget notat. Bootstrapping - eksempel Hovedide: Siden λ er ukjent, bruk ˆλ:

TMA4240 Statistikk Eksamen desember 2015

for x 0 F X (x) = 0 ellers Figur 1: Parallellsystem med to komponenter Figur 2: Seriesystem med n komponenter

Forelesning 7: Store talls lov, sentralgrenseteoremet. Jo Thori Lind

TMA4245 Statistikk. Innlevering 3. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

Tilstandsestimering Løsninger

L12-Dataanalyse. Introduksjon. Nelson Aalen plott. Page 76 of Introduksjon til dataanalyse. Levetider og sensurerte tider

Eksamensoppgave i TMA4245 Statistikk

Bootstrapping og simulering

Første sett med obligatoriske oppgaver i STK1110 høsten 2015

TMA4245 Statistikk Eksamen desember 2016

Eksamensoppgave i ST0103 Brukerkurs i statistikk

Formelsamling i medisinsk statistikk

Bootstrapping og stokatisk simulering Tilleggslitteratur for STK1100

Bioberegninger, ST1301 Onsdag 1. juni 2005 Løsningsforslag

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

Forelesning 6: Punktestimering, usikkerhet i estimering. Jo Thori Lind

UNIVERSITETET I OSLO

Kalmanfilter HANS-PETTER HALVORSEN,

ECON2130 Kommentarer til oblig

Dataøving 2. TTK5 Kalmanfiltrering og navigasjon Løsningsforslag

ST0103 Brukerkurs i statistikk Høsten Momentestimatoren og sannsynlighetsmaksimeringsestimatoren

Systemidentifikasjon Oppgaver

UNIVERSITETET I OSLO

ST1101/ST6101 Sannsynlighetsregning og statistikk Vår 2019

UNIVERSITETET I OSLO

år i alder x i tid y i i=1 (x i x) 2 = 60, 9

Inst. for elektrofag og fornybar energi

Informasjonsteknologi, kybernetikk/signalbehandling - Master i teknologi/siv.ing.

Dekkes av kap , 9.10, 9.12 og forelesingsnotatene.

ST1101/ST6101 Sannsynlighetsregning og statistikk Vår 2019

Transkript:

Stavanger, 9. august 2016 Det teknisknaturvitenskapelige fakultet ELE620 Systemidentifikasjon, 2016. Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra fagets nettside, og for øvinger brukes It s learning. Innhold 8 Løsningsforslag. Parameterestimering med Kalman-filter og RLS. 1 8.1 Simulering.............................. 2 8.2 Kalmanfilter............................. 2 8.3 RLS................................. 2 8.4 Kalmanfilter og farget støy..................... 3 8 Løsningsforslag. Parameterestimering med Kalman-filter og RLS. I tillegg til dette dokumentet legges m-fila ov8.m ut på fagets hovedside. Alle figurer er til slutt i dette løsningsforslaget. Karl Skretting, Institutt for data- og elektroteknikk (IDE), Universitetet i Stavanger (UiS), 4036 Stavanger. Sentralbord 51 83 10 00. Direkte 51 83 20 16. E-post: karl.skretting@uis.no.

8.1 Simulering Simulering ble gjort som gitt i oppgaven. Deretter laget jeg figuren med pådrag u og resultat y, figur 1. 8.2 Kalmanfilter Figur 2 viser ˆθ for aktuelt tidsrom.+ Det ser ut til at det blir for høye estimater for sample 300 til 750, men andre kjøringer gir ulike resultat så det er nok bare slik det blir akkurat her. Vi får ulike resultat alt etter hvordan støyen er, altså ulike verdier for state. Figur 3 viser en annen støy. Med flere ulike kjøringer kan det virke som om parameterestimatene virkelig er forventningsrette. Kalman-forsterkningene viser i figur 4. Setter nå Q ini = 0 og kjører estimering igjen, resultater i figur 5 og figur 6. Nå går Kalman-forsterkningene etter hvert mot null, men langsomt og med sinussvingninger. Dette gir parameterestimater som er glatte og etter hvert endrer seg lite fra steg til steg. Kalmanfilter med Q = 0 blir nokså likt RLS (med glemmefaktor λ = 1), det ville blitt helt likt hvis vi i tillegg har R = 1, men det har vi ikke her. Mindre R gjør at K går langsommere mot 0 enn ved RLS. Tilstandene kan endres selv om Q ini = 0 og Q = 0 i alle tidssteg fordi en har en K ulik null, en betingelse for dette er selvsagt at P (og P ini ) er ulik null. 8.3 RLS Figurene 7, 8 og 9 viser ˆθ for tre ulike verdier av λ. Vi ser at med mindre λ reagerer estimatene raskere, men at variansen samtidig blir større. 2

8.4 Kalmanfilter og farget støy Simulerer signalet som i oppgaven og før nå figuren med pådrag u og resultat y, figur 10. En spurte ikke etter denne figuren i oppgaven, men det kan likevel være greitt å vise signal og pådrag her. Resultatene er i figur 11. Vi ser at filteret nokså raskt svinger seg inn mot de riktige verdiene, men at det i perioder også kan komme litt bort fra disse. Usikkerheten (variansen) virker større enn når enn ikke hadde farget støy. Disse resultat er i samsvar med resultatene i figur 10.19 i Haugens gamle blå lærebok men vi får større avvik og også stadardavvikene er estimert større. Det blir slik også når jeg bruker samme a 0, b 0 og c 0 som det Haugen gjør. Hva som da er ulikt, utenom støyen, vet jeg ikke. Det kan være at Haugen nå bruker lavere verdie for Q ini, i alle fall får jeg at det gir bedre estimator i dette tilfellet. I tabellen nedenfor har vi brukt siste estimat av parametrene, ˆθ=th(:,end), og pluss minus standardavvik, sqrt(diag(p)). For 95% sikkerhet bruker en gjerne heller pluss minus to standardavvik, og vi ser her at resultatene vi får da er innefor disse grensene. a 0 = 0.56 â = 0.47 (±0.10) b 0 = 0.25 ˆb = 0.30 (±0.07) c 0 = 0.78 ĉ = 0.87 (±0.16) 3

Figur 1: Pådrag og simulert (virkelig) signal for systemet i oppgaven. Dette var punkt a) i oppgaven. Figur 2: Parameterestimatene, med randomstate=1367. Dette var punkt b) i oppgaven. 4

Figur 3: Parameterestimatene, med randomstate=1567. Dette er også som punkt b) i oppgaven, men denne figuren ba en ikke konkret om. Figur 4: Kalman-forsterkningene. Dette var punkt c) i oppgaven. 5

Figur 5: Parameterestimatene, med randomstate=1367. Dette var punkt b0) i oppgaven. Figur 6: Kalman-forsterkningene. Dette var punkt c0) i oppgaven. 6

Figur 7: Parameterestimatene, λ = 1. Dette var punkt d100) i oppgaven. Figur 8: Parameterestimatene, λ = 0.99. Dette var punkt d99) i oppgaven. 7

Figur 9: Parameterestimatene, λ = 0.95. Dette var punkt d95) i oppgaven. Figur 10: Pådrag og simulert (virkelig) signal for systemet med farget støy. Denne figuren spurde en ikke etter i oppgaven. 8

Figur 11: Parameterestimatene for systemet med farget støy. Dette var punkt e) i oppgaven. Figur 12: Fordeling av parameterestimatet for a i systemet med farget støy. Dette ble det ikke spurt etter i oppgaven. 9

Figur 13: Fordeling av parameterestimatet for b i systemet med farget støy. Dette ble det ikke spurt etter i oppgaven. Figur 14: Fordeling av parameterestimatet for c i systemet med farget støy. Dette ble det ikke spurt etter i oppgaven. 10