مرجع مهندسی كنترل | دانش با کیفیت در مرز علم
همونطور که میدانید بحث تخمینگر (Estimator) یا رویتگر (Observer) نه تنها در مهندسی کنترل (Control Engineering) و مهندسی برق (Electrical Engineering)، بلکه در تمامی رشته‌های مهندسی و حتی غیر مهندسی از جمله مهندسی مکانیک (Mechanical Engineering)، مهندسی شیمی (Chemical Engineering)، مهندسی هوافضا (Aerospace Engineering)، روباتیک (Robotics)، اقتصاد (Economics)، بوم‌شناسی (Ecology) و زیست‌شناسی (Biology) کاربرد فراوانی دارد. از طرف دیگر، فیلتر کالمن (Kalman Filter) به عنوان یک تخمینگر بهینه پرکاربردترین و محبوبترین رویتگر در تمامی کاربردهاست که مقالات و کتابهای بسیاری در مورد آن نوشته شده و هنوز هم کارهای تحقیقاتی زیادی در مورد آن انجام میشود. البته بحث تخمین به فیلتر کالمن و مشتقات آن محدود نشده و تخمینگرهای زیاد دیگری هم وجود دارند که استفاده میشوند.
من به عنوان یک مهندس کنترل در درسهای مختلفی که گذرانده‌ام، به صورت جسته گریخته با یک سری اطلاعات گسسته در مورد تخمینگرها مواجه شدم؛ از جمله بحث رویتگرهای لیونبرگر در درس کنترل مدرن یا فیلتر کالمن در درس کنترل فرآیندهای اتفاقی، اما هیچوقت به صورت منظم و سازمان یافته تخمینگرها را نشناختم. بنابراین قصد دارم در این سری فیلمها، سیر تا پیاز تخمینگرها، انواع، کاربردها، نحوه تحلیل و طراحی، نحوه پیاده‌سازی در متلب و هر چیزی که ممکن است در این مسیر مورد نیاز باشد، خدمت شما تقدیم کنم.
برای این کار یکی از کتابهای خیلی خوب و جامع را به عنوان مرجع اصلی این سری فیلمها در نظر گرفتم. نام کامل این کتاب “تخمینگرهای بهینه حالت، کالمن، ∞H و روشهای غیرخطی” بوده و نویسند آن Dan Simon از دانشگاه کلیولند است. این کتاب مزایای زیادی دارد که در جلسه اول به بعضی از آنها اشاره کرده‌ام. علاوه بر این کتاب که جنبه تئوری بحث را از آن دنبال میکنم، یک تولباکس (بر اساس متلب) رایگان و خیلی مفید را خدمت شما معرفی میکنم که شامل بسیاری از روشهای موجود بوده و از آن میتوان برای پیاده‌سازی اکثر تخمینگرها استفاده کرد. نام این تولباکس “فیلترینگ بهینه با استفاده از فیلترهای کالمن و اسموترها” بوده و تهیه کننده اصلی آن Simo Sarkka از دانشگاه آلتو فنلاند است که خودش در زمینه فیلتر کالمن و هموارسازها تحقیقات زیادی انجام داده است. با توجه به اینکه این تولباکس تمام روشهای موجود در کتاب رو پوشش نمیدهد، توابع مورد نیاز برای پیاده سازی این روشها به تدریج معرفی شده و نحوه اضافه کردن آنها به تولباکس و نحوه استفاده از آنها به طور کامل توضیح داده میشود.
به صورت خلاصه مباحث زیر در این سری فیلمها مورد بررسی قرار می گیرند:
- مقدمات ریاضی از جمله جبرخطی و سیستمهای دینامیکی و فرآیندهای تصادفی
- تخمین حداقل مربعات (Least Squares Estimation)
- انتشار حالت و کواریانس (Propagation of States and Covariance)
- فیلتر کالمن گسسته (Discrete Kalman Filter) و هموارساز آن (Kalman Smoother)
- انواع فرمولبندیهای دیگر فیلتر کالمن
- فیلتر کالمن برای سیستمهای دارای نویز رنگی (Colored Noise) و همبسته (Correlated)
- فیلتر کالمن پیوسته Kalman Bucy Filter) KBF)
- فیلتر ∞H
- ترکیب فیلتر ∞H و کالمن
- فیلتر کالمن توسعه یافته Extended Kalman Filter) EKF) و هموارساز آن (EKF Smoother)
- فیلتر کالمن بدون بو! Unscented Kalman Filter) UKF) و هموارساز آن (UKF Smoother)
- فیلتر ذره‌ای (Particle Filter)
- فیلتر Extended Kalman Particle Filter) EKPF)
- فیلتر کالمن مکعبی Cubature Kalman Filter) CKF) و هموارساز آن (CKF Smoother)
- فیلتر کالمن گاوس-هرمیت Gauss-Hermite Kalman Filter) GHKF) و هموارساز آن (GHKF Smoother)
- فیلتر کالمن تفاضل مرکزی Central Difference Kalman Filter) CDKF)
- فیلتر کالمن برای سیستمهای دارای مدل چندگانه (سیستمهای سویچینگ مارکوف) Interacting Multiple Models Filters) IMM)
پیش نیازها: آشنایی اولیه با کدنویسی در متلب
لطفا قبل از دیدن ادامه پست حتما این ویدئو را ببینید:
برای اطلاع از فهرست موضوعی تمامی جلسات اینجا کلیک کنید
نکته آخر اینکه شاید برایتان جالب باشد که دکتر کیوان افشار مقاله زیر را با راهنمایی دکتر جوادی از جلسه 108 این مجموعه چاپ کرده است.
Mass estimation and adaptive output feedback control of nonlinear electromagnetic levitation system
برای دیدن جزئیات هر جلسه شامل: پیش نمایش هر جلسه، موضوع هر جلسه، مدت زمان هر جلسه و …. به تب فهرست جلسات بروید
برای خرید یک یا چند فصل به تب خرید موضوعی بروید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
- ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
علی
با سلام،
سوالی داشتم از خدمت شما آقای جوادی
برای کنترل موتور آسنکرون، از EKF می خوام استفاده کنم. جلسات مربوط به فصلهای 1، 2، 3، 4 و 5 رو تهیه کردم و دیدم. کدوم یک از فصلها رو باید تهیه کنم تا اطلاعات کافی برای انجام این پروژه رو بدست بیارم ؟
ممنون
علی جوادی
@علی,
سلام
فیلتر EKF در فصل 13 کتاب هستش و کافیه جلسات 68 تا 79 رو ببینید. برای اطلاعات بیشتر به توضیح جلسات مراجعه کنید
محمدرضا عیسی زاده
سلام و عرض ادب
بنده این محصول را خریداری کردم و هزینه آن هم از حسابم کم شد ولی ایمیلی دریافت نکرده ام. لطفا رسیدگی کنید
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@محمدرضا عیسی زاده,
براتون ارسال کردم
محسن
ممنون میشم
در مورد سری های زمانی یکم توضیح بدهید؟آیا با این مشکل من رفع خواهد شد؟
علی جوادی
@محسن,
من تسلطی در زمینه سریهای زمانی ندارم.
میتونید در اینترنت سرچ کنید
محسن
سلام آقای جوادی
ببخشید من یه سوال داشتم
من چند تا مقدار اندازه گیری دارم از یک پارامتر مثلا طول . آیا می شود از روی این چند مقدار طول بعدی را پیش بینی کرد؟
علی جوادی
@محسن,
سلام
مبحثی که شما مطرح کردید مربوط به سری زمانی میشه.
در این سری فیلمها من فقط به تخمین بهینه حالت و پارامتر برای سیستمهای دینامیکی پرداختم و در مورد سری زمانی مبحثی مطرح نشده.
محمد ام پی
با سلام. یک سوالی برام پیش اومده. زمانی که اندازه گیری ها تا چند مرحله وجود نداشته باشه باید چکار کرد؟ مثلا به مدت 10 استپ اندازه گیری ای نمیاد. عملا اپدیت با دینامیک مدل شده انجام میشه؟ بعد اگر بعد 10 ثانیه اومد باید تمام اپدیت شدن ها برای این 10 مرحله از اول انجام بشه یا صرفا اپدیت اندازه گیری انجام بشه؟
علی جوادی
@محمد ام پی,
سلام
شما میتونید تو این حالت از همون فیلتر کالمن معمول استفاده کنید و بروزرسانی اندازه‌گیری رو انجام ندید و فقط بروزرسانی زمانی انجام بدید (نیازی نیست برای اون 10 مرحله از اول بروزرسانی انجام بشه چون اندازه‌گیریها جدید متعلق به اون زمان سپری شده نیستند) ولی قطعا عملکرد ایده ال فیلتر رو نخواهید داشت.
این مساله در مراجع بررسی شده و روشهایی برای این حالت پیشنهاد شده. توصیه میکنم که در گوگل عبارت زیر رو جستجو کنید:
kalman filter with missing measurements
اسدی
با سلام
من فصل دوم تخمین بهینه حالت را در تاریخ 24 شهریور از سایت خریداری کردم اما لینک دانلود آن به ایمیلم ارسال نشده. ممنون می شوم پیگیری کنید . امکان دارد لینک دانلود را سریع ارسال کنید؟
علی جوادی
@اسدی,
سلام
من به مدیر سایت انعکاس دادم و ایشون گفتند که لینکها دوباره براتون ارسال شده.
اگر باز هم مشکلی بود حتما بفرمایید تا پیگیری کنم
محض اطمینان پوشه اسپم رو هم چک بکنید شاید لینکها اونجا رفته باشه
رضا
سلام خسته نباشید، من فصل اول خریداری کردم یک سری کد فعالسازی داخل سایت پذیرنده اومد من نتونستم فیلم ها رو باز کنم ،الان همه کدها هم رفتن چرا کدفعالسازی و نحوه فعالسازی به ایمیل نمیفرستید ؟
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@رضا,
سلام
چشم براتون ارسال می کنم
رضا
@مدیر سایت,
سلام ارسال نشده
احمد
با سلام خدمت اساتید؛
بنده میخواستم ردگیری روی زاویه خروجی یک سنسور متحرک که سناریوی حرکتی متغیر دارد انجام بدهم. لطفا راهنمایی بفرمایید.
با تشکر
علی جوادی
@احمد,
سلام
شما اول مساله خودتون رو مدل کنید و معادلات سیستم و اندازه گیری رو بدست بیارید. برای اطلاعات بیشتر کلیپ ابتدای پست و جلسه اول رو که رایگانه ببینید. بعد روش خودتون رو انتخاب کنید و بعد جلسات مربوطه رو ببینید و روی سیستم خودتون پیاده کنید
محمد ام پی
سلام وقت بخیر. من میخواهم با استفاده از فیلتر کالمن تلفیق داده IMU و Camera رو انجام بدم. در ئاقع دیتافیوژن رو پیاده سازی کنم. تئ اموزش شما ایا به این مورد بطور مفید و کامل اشاره کردید؟
علی جوادی
@محمد ام پی,
سلام
من داخل این فیلمها صرفا خود روشها و نحوه پیاده سازی فیلترها رو داخل متلب توضیح دادم و قطعا نمیشه به همه کاربردها در یک مجموعه پرداخت چون فیلتر کالمن در خیلی از سیستمها مورد استفاده بوده.
شما اول باید توابع سیستم و اندازه گیری رو برای سیستم خودتون فرمولبندی کنید یا از مقالات مرتبط استخراج کنید و بعد فیلتر مورد نظرتون رو انتخاب کنید و بعد با استفاده از تولباکس آموزش داده شده روی سیستم پیاده سازی کنید
هیمن
سلام…من با کالمن فیلتر اصلا آشنایی ندارم و میخواستم برای پیش بینی سرعت خودروها با استفاده از سرعت های قبلی از کالمن قیلتر استفاده کنم میشه راهنمایی بفرماییدکه با کالمن فیلتر میشه این کار رو انجام داد یا نه؟اگر بله از چه روشی استفاده کنم و کدوم فصل ها رو مطالعه کنم البته من خودم فصل 5 رو گرفتم.ضمنا میخواستم کتاب دن سایمون هم داشته باشم ولی پیدا نکردم اگر ممکنه برام بفرستید…ممنون
علی جوادی
@هیمن,
سلام
لطفا اول کلیپ پایین رو ببینید:
https://goo.gl/nxCAjK
بعد جلسه اول رو (که رایگانه) ببینید. بعد اگر دوباره سوالی براتون موند همینجا مطرح کنید.
کتاب دن سایمون هم به همراه فایلهای جلسه اول موجوده.
موفق باشید