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.
امیر
سلام
روئیت گر های مد لغزشی رو کی قراره شروع کنید؟ خیلی وقته که منتظریم
ممنونم
علی جوادی
@امیر,
سلام
همونطور که در ابتدای پست هم می بینید، من قرار نیست آموزش رویتگر مدلغزشی رو داشته باشم. لطفا از خود جناب مهندس موسی پور پیگیری کنید چون خود ایشون قراره تو این حوزه آموزش داشته باشند
درود
حامد
با سلام
آپلود فصل های 14 و 15 و مباحث تکمیلی چه زمانی آغاز می شود؟ سرعت آپلود مطالب خیلی خوب بود ولی حدود 18 روز است که متوقف شده است.
علی جوادی
@حامد,
با سلام
این وقفه به دو دلیله:
1) ایام عید که خوب حداقل دو هفته همه کارارو تعطیل کرد
2) تو این مدت ریوایز دو تا از مقاله هام اومده که باید در اسرع وقت تمومشون کنم
اگه مشکل خاصی پیش نیاد، پیش بینی من اینه که تا آخر فروردین آپلود جلسات دوباره شروع بشه
mohammad
سلام
میشه بگین چطوری میشه با همین تخفیف 50% بخش فیلتر UKF و CKF رو پیش خرید کرد؟(تو کنترل خطی گفتن میشه).
نحوه محاسبه و نحوه پرداخت رو هم لطفا بگین؟ همچنین برای در اختیار داشتن لینک ها بعد دوباره باید تماس گرفت؟
علی جوادی
@mohammad,
سلام
برای تخمین بهینه پیش فروش نداریم
درود
ارش
سلام من کل مجموعه رو چهارم فروردین با کد پرداخت 642 خریدم لینک دانلود ویدئو 79 رو هر کاری کردم همون لینک فیلم 78 رو می داد لطفا لینک ویدئو 79 رو برام بفرستین با تشکر
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@ارش,
سلام
حق با شما بود. لینک مربوطه اصلاح شد و دوباره براتون ارسال کردم.
سپاسگزارم
محمدرضا
با سلام و خسته نباشید
ممنون از فیلم های آموزشی پرمحتوا و با کیفیتتان.
بنده همه فیلم های آموزش تخمین بهینه رو تا اینجا خریداری کرده ام و در حال مطالعه می باشم. علاقه مندی بنده در رابطه با تلفیق داده در ناوبری می باشد. می خواستم بنده را در مورد مراجع مناسب در این زمینه راهنمایی بفرمایید و اینکه مطالعه این فیلم ها تا چه اندازه کمکم می کند؟
با تشکر
علی جوادی
@محمدرضا,
با سلام و تشکر از لطف شما
مساله تلفیق داده در ناوبری خیلی گسترده هستش و بسته به اینکه دقیقا هدف شما چی باشه مراجع خیلی زیادی در این زمینه وجود دارند که شاید من خیلی از اونها رو حتی ندیده باشم. برای تلفیق داده من تا حالا یک کتاب یا مرجع کامل مطالعه نکردم و هرجا نیاز بوده تو همون زمینه جستجو کردم و داخل مقالات یا کتابها به بخش مورد نظر مراجعه کردم. اگر هدف شما مشخص باشه به راحتی میتونید با یه جستجوی ساده به نتایج خیلی زیادی برسید.
این فیلمها قطعا میتونه براتون مفید باشه اما شاید همه مباحث موجود براتون ضروری نباشه و فقط با یک نوع فیلتر کالمن به هدف مورد نظر برسید. اگرچه میتونید فیلترهای بیشتری یاد بگیرید و رو مساله مورد نظر پیاده کنید ولی باید به یاد داشته باشید که اینجا فقط بحث تخمین مطرحه و در مورد تلفیق داده اصلا صحبتی نمیشه
mohammad
سلام
به نظر کد مسئله 8.12 شما ایراد داره(فصل پیوسته)!!! اولا در تمام شبیه سازی ها اندیس حالت بدست آمده از معادله حالت باید با اندیس حالت استفاده شده در معادله اندازه گیری یکی باشد که در کد شما یک شماره عقب تر است. این مسئله در مسائل غیر خطی خودش نشون میده.
دوم: در شبیه سازی خود معادله فرایند باید از عبارت e به توان (ATَ) استفاده شود ولی شما تنها از e به توان (A) استفاده کردین.
(کد ها رو با منابع دیگه هم چک کردم)
با احترام.
علی جوادی
@mohammad,
سلام
از ریز بینی و نکته سنجی شما بسیار ممنونم. این فیدبکها از طرف شما باعث از بین رفتن اشکالات و بالا رفتن سطح آموزشها میشه
1) درسته که باید اندیس معادله اندازهگیری دو طرفش یکسان باشه اما اگر دقت کنید من از همون شیفت یافته اندازهگیری یعنی (y(i+1 رو در معادله تخمین استفاده کردم. مهم اینه که اندازهگیری هر مرحله تو همون مرحله برای فیلتر کالمن استفاده بشه که در اینجا همین کارو کردم. این کار به خاطر این بود که اندیسها یکسان بشه تا رسم شکلها راحتتر بشه ولی میشه اندیسها رو هر دو جا یکی شیفت داد
2) کاملا حق با شماست و باید به جای A از AT استفاده میشد. این اشتباه رو داخل کدها اصلاح میکنم و داخل توضیحات درس هم اضافه میکنم
اگر جای دیگه ای هم اشکالی بود حتما مطرح کنید تا اصلاح کنم
با سپاس فراوان
mohammad
@علی جوادی,
با سلام
فرض کنید i=1 بعد (2)y می شود تابعی (1)x در اینویشن تخمین کالمن شما از اختلاف (2)y و (1)xhat استفاده کردین به شکل دقیقتر از اختلاف اندازه ای که مقدار آن در لحظه i=1 محاسبه شده استفاده کردین و این اشتباه است باید از اندازه ای استفاده شود که یک لحظه از مقدار تخمین استفاده شده در اینویشن جلوتر است نه صرفا از لحاظ اندیس بلکه از نظر ساختاری باید اینطور باشد اگر در کد فعلی در خط 44 به جای (i)x از (i+1) x استفاده شود مشکل حل می شود و مقدار اندازه گیری یک مرحله از تخمین موجود در اینویشن جلو می افتد. (در حال انداز گرفته می شود با تخمین قبلی مقایسه می شود) در کد شما زمان این اختلاف از نظر ساختاری یکسان است از نظر اندیس ظاهر درستی دارد.
با احترام
علی جوادی
@mohammad,
سلام
بسیار خوشحالم که افراد باهوشی مثل شما اینقدر پیگیر هستند و با دقت نظر کدهارو بررسی می کنند.
باید خدمت شما عرض کنم که این مساله به خاطر این پیش اومده که دن سایمون گسسته سازی سیستم رو با معادلات (8-20) تعریف کرده. بر اساس این گسستهسازی حرف شما کاملا درسته. اما باید دقت کنید که در مراجع دیگه به جای اینکه در معادله خروجی گسسته شده از حالت بعدی (که از معادله سیستم بدست میاد) استفاده بشه، از حالت فعلی استفاده میکنند. مثلا به کتاب سیستمهای کنترل دیجیتال اوگاتا (معادله (5-76) از ویرایش دوم کتاب صفحه 315) مراجعه کنید.
علتش هم واضحه. چون سیستم و فیلتر پیوسته هستند و قراره که ما به صورت عددی حلش کنیم، باید T خیلی کوچیک باشه و در صورتی که کوچیک باشه حالت فعلی با بعدی خیلی تفاوتی نداره (البته تو این مساله T بزرگ هستش).
از طرف دیگه طبق همون قانون انتگرالگیری مستطیلی (روش اویلر) که دن سایمون تو فصل یک آورده، اگر دقت کنید از ابتدای بازه برای بدست آوردن مساحت مستطیلها استفاده کرده و نه انتهاش. بنابراین طبیعیه که برای خروجی هم از ابتدای بازه (حالت فعلی و نه بعدی) استفاده بشه.
با تشکر مجدد
mohammad
سلام
من سه فصل کامل (فصل پیوسته، اچ بینهایت و فصل آخر) خریدم. اگر بخواهم همه فصل ها رو بخرم. آیا امکان داره اون سه فصل هزینش کم بشه؟ برای خرید پستی میشه تاریخ ارسال معین کرد برای تهران؟
علی جوادی
@mohammad,
سلام
میتونید مابه التفاوت قیمت تمام جلسات با این سه فصلی که خریدید پرداخت کنید. در این مورد با مدیر سایت هماهنگ کنید.
خرید پستی در اسرع وقت و اولین روز کاری انجام میشه (هفته بعد). از زمان ارسال حدود 2 تا 3 روز طول میکشه تا دستتون برسه
mohammad
سلام
آیا امکان دارد UKF رو تا 5 فروردین بزارین؟
علی جوادی
@mohammad,
سلام
اگر مشکلی پیش نیاد، ادامه مباحث تخمین بعد از تعطیلات ادامه پیدا میکنه
با درود
Danial
با سلام
من فایلهای جلسات 73 تا 77 را خریداری کردم اما مثل اینکه لینک های دانلود مشکل دارند و خطا میدهند. ممنون میشوم رسیدگی کنید.
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@Danial,
سلام
به خاطر مشکل پیش آمده از شما عذرخواهی می کنم. این مشکل از سمت سرور بود نه از ما.
این مشکل هم اکنون حل شده و شما میتونید محصولاتتون رو دانلود بفرمایید.
سپاسگزارم
en.a.ahmadpour@gmail.com
با سلام. لینک آموزش جلسه سی و چهارم مشکل داره و چیغام زیر رو میده. ممنون میشم بررسی کنین.
Service Unavailable
The server is temporarily unable to service your request due to maintenance downtime or capacity problems. Please try again later.
مدیر سایتادمین سایت ( مالک تایید شده )
@en.a.ahmadpour@gmail.com,
سلام
به خاطر مشکل پیش آمده از شما عذرخواهی می کنم. این مشکل از سمت سرور بود نه از ما.
این مشکل هم اکنون حل شده و شما میتونید محصولاتتون رو دانلود بفرمایید.
سپاسگزارم