[发明专利]基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，用于提高金属带材板形测量信号的计算精度和效率，属于轧机控制技术领域。

背景技术

在金属带材的轧制加工过程中，板形一般指沿带材横向各部分的延伸率，有的文献也称为平直度或平坦度。当带材板形不好时，会产生波浪及瓢曲等现象，因此，板形属于带材产品的关键性能指标之一，得到了越来越多的重视和研究。

在板形控制系统中，板形测量信号的具体处理方法，对于带材产品的最终板形控制效果，有着重要的影响。由于外部环境、传感器本身、信号通路的元器件干扰等多方面因素，在板形测量的原始信号中，一般都包含有噪声信息，需要进行信号处理。当前，常用的信号处理方法为数字滤波，采用数字低通滤波器去掉测量信号中的高频干扰，低通滤波器一般分为无限长单位冲激响应IIR滤波器或有限长单位冲激响应FIR滤波器两种形式。

使用数字低通滤波器，虽然可以去除信号中的高频干扰信号，但建立在确定性数字信号处理基础上，没有考虑到随机噪声的影响，因此在低频段的信号仍包含有测量噪声信息，这样会影响板形计算的精度。而且，随着低通滤波器性能需求的提高，滤波器计算采用的阶次也通常增加，相移也通常增大，这样滤波计算所需的空间和时间都会相应增加，从而引起较大的计算开销。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，首先，采集板形测量原始信号，离线进行试验，计算出测量噪声方差数据，用于初始化卡尔曼滤波器的参数；然后，在轧制过程中，实时采集板形测量原始信号，采用卡尔曼滤波器进行测量信号的在线处理；最后，滤波后的板形信号输出给板形控制器，板形控制器将计算后的控制输出送到板形执行机构，调整带材的实际板形。

进一步地，上述的基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，计算卡尔曼滤波器的初始参数时，计算出过程噪声方差和测量噪声方差。

更进一步地，上述的基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，卡尔曼滤波器采用递推公式实时计算：

设系统的状态方程和输出方程表示为：

Xk+1=AXk+wkYk=CXk+vk---(1)]]>

在式（1）中，X_k+1表示系统在k+1时刻的状态变量，X_k表示系统在k时刻的状态变量，Y_k表示系统在k时刻的输出信号，A表示状态变量之间的增益矩阵，C表示状态变量与输出信号之间的增益矩阵，w_k表示均值为零的正态白噪声，其方差为Q，v_k表示均值为零的正态白噪声，其方差为R；