[发明专利]线性动力学系统运动状态预测方法

说明书

本发明提供了一种线性动力学系统运动状态预测方法，包括：确定所述线性动力学系统的误差矩阵；利用所述误差矩阵确定所述线性动力学系统的状态转移矩阵；利用所述状态转移矩阵对所述线性动力学系统的运动状态进行预测。本发明线性动力学系统运动状态预测方法自适应性强，精准度高，实用性好。

技术领域

本发明线性动力学系统控制技术领域，特别涉及一种线性动力学系统运动状态预测方法。

背景技术

系统的状态转移矩阵在涉及控制理论和工程的相关领域起着核心作用，在对系统动力学的研究过程中全部要围绕系统的状态转移矩阵展开，航空、航天、航海、机器人等行业涉及到控制理论和控制工程的相关技术，无一例外都需要基于精准的系统动力学模型。

然而，在真正的实际工作中，由于测量误差，舍入误差，系统结构的认识偏差等因素，或因研究对象的体积过于庞大(如计算航母的舰体动力学模型等)时，设计人员给出的动力学模型往往和真实的模型间有较大偏差。此外，在设计人员计算研究对象的动力学模型时，涉及到的物理量极其庞大，计算过程极其繁琐，会导致计算动力学模型的成本激增。

针对以上问题，现有的线性动力学系统普遍采用系统辨识的方法通过测量系统的输入输出逆向推导系统状态转移矩阵，从而进行运动状态预测，但系统辨识的方法要求对系统的结构和参数进行辨识，结构辨识需要对系统有较深入的认识理解和先验经验，进行参数辨识时要求有完整的系统状态量和输入量的测量信息。在某些实际场景下，系统的输入量属于随机不可测的输入量，此时应用系统辨识的方法则较为困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种线性动力学系统运动状态预测方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种线性动力学系统运动状态预测方法，包括：

确定所述线性动力学系统的误差矩阵；

利用所述误差矩阵确定所述线性动力学系统的状态转移矩阵；

利用所述状态转移矩阵对所述线性动力学系统的运动状态进行预测。

进一步的，利用最小二乘法确定所述线性动力学系统的误差矩阵。

进一步的，所述线性动力学系统为离散系统，确定所述线性动力学系统的误差矩阵，包括：

确定k时刻的状态量x_k和k+1时刻的状态量x_k+1；

利用k时刻的状态量x_k和k+1时刻的状态量x_k+1确定所述线性动力学系统的误差矩阵ΔA_k+1。

进一步的，利用k时刻的状态量x_k和k+1时刻的状态量x_k+1确定所述线性动力学系统的误差矩阵ΔA_k+1，包括：

利用k+1时刻的状态量x_k+1和k+1时刻的估计状态量确定状态估计误差Δx_k+1；

利用k时刻的状态量x_k和状态估计误差Δx_k+1确定所述线性动力学系统的误差矩阵ΔA_k+1。

进一步的，所述状态估计误差为所述线性动力学系统的误差矩阵为所述线性动力学系统的状态转移矩阵为

进一步的，所述线性动力学系统为连续系统，确定所述线性动力学系统的误差矩阵，包括：

确定k时刻的状态量x_k和状态转移估计矩阵