[发明专利]基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)定义闸门状态X，X包括闸门左右开度偏差值，初始状态为0；

(2)定义测量值Z，包括左右油缸行程偏差值C、闸门水封挤压值、闸门噪声值、闸门振动值；

(3)定义状态转移矩阵A＝1，表示如何由上一状态推测当前状态，其为常值；

(4)定义传感器的观测矩阵H＝[0.25 0.25 0.25 0.25]，表示由闸门的状态转换为观测值的转换矩阵，其为常值；

(5)定义传感器的观测噪声协方差矩阵，设定为白噪声，正态分布，

(6)定义闸门左右开度偏差状态协方差矩阵P，初始值为1；

(7)定义表示外部干扰的状态转移协方差矩阵Q＝0.001；

(8)根据卡尔曼滤波方程的状态预测方程

来预测这一刻的闸门左右开度偏差状态，其中是上一刻闸门左右开度偏差状态，A是上述的闸门左右开度偏差状态转移矩阵，U_k-1是控制输入，B是控制输入转移矩阵，这里没有控制，输入为0； 所述预测方程表示基于上一刻的闸门左右开度偏差状态以及输入来预测这一刻的闸门左右开度偏差状态；

(9)根据卡尔曼滤波方程的预测协方差方程

来更新预测的协方差矩阵其中P_k-1是上一刻的闸门左右开度偏差状态协方差矩阵，当k＝0时取步骤(6)所述的初始值，Q是步骤(7)所述的表示外部干扰的状态转移协方差矩阵；

(10)根据卡尔曼滤波方程的增益更新方程

来更新卡尔曼增益，其中由步骤9获得；

(11)根据卡尔曼滤波方程的测量更新方程

利用这一刻k时刻的测量值Z_k更新预测值，其中由步骤（8）获得，K_k由步骤(10)获得，所述的测量值包括上述的左右油缸行程偏差值、闸门水封挤压值、闸门噪声值、闸门振动值；

(12)根据卡尔曼滤波方程的误差协方差更新方程

更新误差协方差，其中I是单位矩阵，K_k由步骤10获得，由步骤(9)获得；计算由若干个计算周期组成，当闸门行程工作结束后停止计算，每个计算周期由步骤(8)到步骤(12)组成，依次执行，一直到闸门工作结束，通过步骤(11)可得到计算结果，即预测值用来作为闸门控制左右开度偏差的输入。

2.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：步骤(1)中闸门左右开度偏差值的最大值为1，表示20mm，最小为-1，表示-20mm。

3.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：步骤(1)中左右油缸行程偏差值C来自安装在油缸上的钢丝绳行程位移检测装置，行程检测精度1mm。

4.如权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：采用闸门控制装置可编程逻辑控制器采集并处理成油缸行程值，并通过相减计算出左右油缸行程偏差值。

5.如权利要求3所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：设定最大油缸行程偏差最大值为1，表示30mm；最小油缸行程偏差为-1，表示-30mm。

6.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：步骤(1)中闸门水封挤压值为人工观测闸门门槽顶部的左右侧橡胶水封挤压程度，用水封挤压度来表示，最小值是-1，表示左侧水封在门槽顶端有严重挤压，且左侧水封与门槽完全贴紧；0表示两侧水封与门槽无接触；最大为1，表示右侧水封在门槽顶端有严重挤压，且右侧水封与门槽完全贴紧。

7.如权利要求1所述的基于卡尔曼滤波的双缸液压闸门油缸行程误差补偿方法，其特征在于：步骤(1)中门噪声值为采用噪声检测仪同时检测闸门运行时的左右侧的噪声，记录闸门启闭时噪声分贝值，以0为最小噪声，1为最大噪声。