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.
محمد
با سلام و ادب
ممنونم از زحمات خالصانه حضرتعالی
بابت انتقال دانش و علم حضرتعالی که در اختیارمان قرار می دهید کمال امتنان را دارم.
یک سوال از محضرتان داشتم، خواستم بدونم در مورد تلفیق داده GPS با ماژول IMU هم میتوانید مطلب ارائه دهید.؟
و فیلتر کالمن رو در خصوص معادلات خاص آن ها( وضعیت – موقعیت – کواترنین) و بایاس ها و.. آن ها اجرا نمایید.؟
داده های واقعی و …..
متشکرم
علی جوادی
@محمد,
با سلام و متشکر از لطف بیکران شما
کارهایی که من کردم تو حوزه تخمین وضعیت (از طریق کواترنین) و تخمین بایاس با تلفیق داده‌های شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و مغناطیس‌سنج و با استفاده از فیلتر کالمن بوده. البته بحث طراحی AHRS رو با الگوریتم Madgwick هم انجام دادم (به همراه کالیبراسیون مغناطیس سنج). همه اینها هم با داده‌های واقعی انجام شده. البته GPS تا حالا استفاده نکردم به خاطر امنیت پایین داده‌ها.
اگر مشکل خاصی پیش نیاد، در آینده شاید در این موارد هم آموزشهایی داشته باشم
با درود
علی
با سلام و عرض ادب
در خصوص راه اندازی با فیلتر مدویک شتاب سنج و ژایروسکپ محتوایی که انجام داده اید را چطور میتونم ازتون تهیه کنم؟
علی جوادی
سلام
به خاطر تاخیر در پاسخ دهی عذر می خوام.
کدها، گزارش و مقالات مرتبط همه در آدرس زیر موجود هستند:
https://x-io.co.uk/open-source-imu-and-ahrs-algorithms/
علی
سلام . هر چند روز یک جلسه را در سایت قرار می دهید ؟
علی جوادی
@علی,
سلام
از اول دی تا حالا که 54 روز شده 46 جلسه رو سایت قرار گرفته یعنی حدود 6 جلسه در هفته. اگه مشکلی پیش نیاد تقریبا همین روند ادامه پیدا میکنه
حامد
با سلام
من از سری فیلم های فیلتر کالمن، مجموعه 1 تا 22 را خریداری کرده ام. در آن زمان فقط همین تعداد ارائه شده بود. اکنون قصد خرید جلسه 23 تا 44 را دارم. در واقع من هم همه ی جلسات را خریداری میکنم ولی متاسفانه با این شرایط جدید مشمول تخفیف 30 درصدی نمی شوم. در حالی که در شرایط تخفیفی قبل، چون مبلغ خرید بیش از 80 هزار تومان میشد، تخفیف تعلق می گرفت.
علی جوادی
@حامد,
سلام
هیچ اشکالی نداره. شما کل مبلغی که قبلا برای جلسات 1 تا 22 پرداخت کردید رو از مبلغ فعلی کل جلسات (با 30 درصد تخفیف) کم کنید و همون رو بپردازید و تمام جلسات 23 تا 45 در اختیار شما قرار میگیره. با مدیر سایت تماس بگیرید تا براتون هماهنگ کنه. اگر بعدا هم خواستید جلسات بعدی رو تهیه کنید به همین روش عمل میشه
موفق باشید
شهاب
با سلام
با توجه به این که مطالب پایه بیان شدن ، ممنون میشم که هر چه سریع تر به بخش تخمین گرهای غیرخطی مثله PF برسید. فک کنم این درخواست خیلی از افراد باشه.
با تشکر
علی جوادی
@شهاب,
سلام
درسته که خیلی ها منتظر فیلترهای غیرخطی هستند اما بعضی ها هم منتظر موضوعات مهمی مثل هموارسازها هستند که هفته آینده روی سایت قرار میگیره و البته موضوع محبوب فیلترهای مقاوم که در جای خودش بحث میشه. از طرف دیگه بنا دارم طبق فهرست کتاب پیش برم و مطلبی رو از قلم نندازم. همونطور که قبلا هم عرض کردم، اگر مشکل خاصی پیش نیاد اسفند ماه فیلتر های غیرخطی شروع میشه. لطفا کمی صبور باشید
با تشکر از توجه شما
حمید
با سلام
تخفیف های جدید چه زمانی اعمال می شود؟
علی جوادی
@حمید,
سلام
اگر منظورتون تخفیفهای کانال تلگرامه که از این به بعد قراره تخفیفها به صورت موردی و موضوعی باشه و همه درسها به یک میزان تخفیف نخواهد داشت. اگر هم منظورتون قیمتهای تخمین هستش باید عرض کنم که قیمتها رو همین امروز تعدیلش کردم و کل مبحث تخمین رو با 30 درصد تخفیف میتونید تهیه کنید. در ضمن کل جلسات هر فصل رو هم با 20 درصد تخفیف میتونید تهیه کنید
musa
سلام
لینک دانلود منقضی شده، باید چیکار کنم؟؟
راهنمایی بفرمایید
علی جوادی
@musa,
با سلام
لینک ها رو دوباره براتون فرستادم
musa
باسلام
نمیشه بعد از ارائه فصل 10 ، فصل 13 ارائه بشه؟؟؟
نیاز مبرم به کالمن فیلتر غیرخطی دارم. فصل 11 و 12 در آخر ارائه بشه؟؟
با تشکر
علی جوادی
@musa,
سلام
با عرض پوزش لطفا اجازه بدید من طبق سرفصلهای کتاب و به ترتیب جلو برم. بعید میدونم زمان زیادی لازم باشه تا به روشهای غیرخطی برسم. احتمالا در اسفند ماه روشهای غیرخطی شروع بشه
از صبر و شکیبایی شما متشکرم
امیر
باسلام
آیا روش های تخمین ارائه شده قابل بکارگیری همزمان با کنترل غیرخطی مد لغزشی هست؟ آیا به این موضوع هم اشاره ای شده؟
سپاسگزارم
علی جوادی
@امیر,
سلام
با توجه به اینکه میدونستم قراره یه همچین سوالاتی مطرح بشه، جلسه اول مفصل در موردش صحبت کردم. شما در حالت کلی نمیتونید هر کنترل کننده ای رو با هر تخمینگری استفاده کنید و باید پایداری حلقه بسته اثبات بشه. در مورد کنترل کننده مد لغزشی هم بهتره از رویتگر مدلغزشی استفاده بشه در غیر اینصورت باید تحلیل پایداری انجام بشه.
در این فیلمها من فقط در مورد تخمین صحبت میکنم و بحث کوپل کنترل کننده و رویتگرها رو تو فیلمهای کنترل مقاوم و فیدبک خروجی مطرح کردم.
علیرضا
سلام
امروز فصل دوم را به طور کامل زمان خریداری نمودم ، جلسه ششم و هشتم به درستی دانلود شد ولی در هنگام دانلود جلسه هفتم با پیغام “متأسفیم ولی محدودیت‌هایی برای دانلود وجود دارد.” مواجه شدم.
اگر مجددا لینک را ارسال بفرمایید ممنون میشم.
علی جوادی
@علیرضا,
سلام
لینک دانلود جلسه هفتم رو دوباره براتون ارسال کردم
علیرضا
@علی جوادی,
دست شما درد نکنه
عباسي
ممنون
من دقيقا از همين صفحه دانلود كردم و احتمالا با كليك بر روي قسمت مشخص شده لينك به آپارات شده (جلسه اول) براي دانلود با كيفيت گفته شده، لطفا لينك دانلود مورد نظر بگذاريد.
سپاس
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@عباسي,
برای دانلود از لینک idm که مربوط به نمایش فیلم داخل سایت هستش استفاده نکنید. بعد از پیش نمایش جلسه پنجم لینک دانلود تمام جلسات فصل اول (از جمله جلسه اول) قرار داده شده و میتونید جلسه اول رو انتخاب کنید و گزینه خرید رو بزنید و فیلم جلسه اول رو به همراه تمام فایلهای جانبی به صورت رایگان و با کیفیت 720p دانلود کنید.