Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.15
no.5
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pp.13-21
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2010
The Optimal results of Kalman Filtering on the Inverted Pendulum System requires an effective factor such as the noise covariance matrix Q, the measurement noise covariance matrix R and the initial error covariance matrix $P_0$. We present a special case where the optimality of the filter is not destroyed and not sensitive to scaling of these covariance matrix because these factors are unknown or are known only approximately in the practical situation. Moreover, the error covariance matrices issued by this method predict errors in the state estimate consistent with the scaled covariance matrices and not the issued state estimates. Various results using the scalar gain $\delta$ are derived to described the relations among the three covariance matrices, Kalman Gain and the error covariance matrices. This paper is described as follows: Section III a brief overview of the Inverted Pendulum system. Section IV deals with the mathematical dynamic model of the system used for the computer simulation. Section V presents a various simulation results using the scalar gain.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.1
s.232
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pp.59-66
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2005
In this paper, a robust stationary Kalman filter is designed by minimizing selected performance indices so that it is less sensitive to uncertainties. The uncertainties include not only stochastic factors such as process noise and measurement noise, but also deterministic factors such as unknown initial estimation error, modeling error and sensing bias. To reduce the effect on the uncertainties, three performance indices that should be minimized are selected based on the quantitative error analysis to both the deterministic and the stochastic uncertainties. The selected indices are the size of the observer gain, the condition number of the observer matrix, and the estimation error variance. The observer gain is obtained by optimally solving the multi-objectives optimization problem that minimizes the indices. The robustness of the proposed filter is demonstrated through the comparison with the standard Kalman filter.
This paper gives a simple parameterization of all stable unbiased filters to solve the suboptimal mixed $H_2/H_{\infty}$ filtering problem. Using the central filter, mixed $H_2/H_{\infty}$ filter is designed which minimizes the upper bound for the $H_2$ norm of the transfer matrix from a white noise to the estimation error subject to an $H_{\infty}$ norm constraint on the transfer matrix from an energy-bounded noise to the estimation error. The problem of finding suitable estimator gain can be converted into a convex optimization problem involving linear matrix inequalities.
This paper presents a method to design Kalman filter on continuous stochastic dynamical systems via BPFT(block pulse functions transformation). When we design Kalman filter, minimum error valiance matrix is appeared as a form of nonlinear matrix differential equations. Such equations are very difficult to obtain the solutions. Therefore, in this paper, we simply obtain the solutions of nonlinear matrix differential equations from recursive algebraic equations using BPFT. We believe that the presented method is very attractive and proper for the evaluation of Kalman gain on continuous stochastic dynamical systems.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.1
no.2
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pp.134-140
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1999
The robust generalized H2 filtering problem for a class of discrete time uncertain linear systems satisfying the sum quadratic constraints(SQCs) is considered. The objective of this paper is to develop robust stability condition using SQCs and design a robust generalized Ha filter to take place of the existing robust Kalman filter. The robust generalized H2 filter is designed based on newly derived robust stability condition. The robust generalized Ha filter bounds the energy to peak gain from the energy bounded exogenous disturbances to the estimation errors under the given positive scalar ${\gamma}$. Unlike the robust Lalman filter, it does not require any spectral assumptions about the exogenous disturbances . Therefore the robust generalized H2 filter can be considered as a deterministic formulation of the robust Kalman filter. Moreover, the variance of the estimation error obtained by the proposed filter is lower than that by the existing robust Kalman filter. The robustness of the robust generalized H2 filter against the uncertainty and the exogenous signal is illustrated by a simple numerical example.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics A
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v.33A
no.7
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pp.205-215
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1996
We derive the analytic equations for the transmission gain spectrum of a phase shift controlled (PSC) DFB filters with complexed coupled gratings considering both facet reflections and the phase of gratings using the transfer matrix method. The number of parameters of the equations is reduced by using the parameter of effective phase shift defined by the sum of the phase shift in a PSC region the effect of both facets reflections and the effective phase shift on the transmission gain spectrum and verify the validity of those equations from the computer simulation results. Computer simulation results show the PSC DFB filter with a pure index coupled grating has the widest tunable range and that with a pure gain grating has the largest side mode suppression ratio.
Kim, Joon Ki;Yang, Seung Hyeop;Bang, Kyung Ho;Park, Hong Bae
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.10
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pp.181-186
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2012
In this paper, we describe the synthesis of robust and non-fragile Kalman filter design for a class of uncertain linear system with polytopic uncertainties and filter gain variations. The sufficient condition of filter existence, the design method of robust non-fragile filter, and the measure of non-fragility in filter are presented via LMIs(Linear Matrix Inequality) technique. And the obtained sufficient condition can be represented as PLMIs(parameterized linear matrix inequalities) that is, coefficients of LMIs are functions of a parameter confined to a compact set. Since PLMIs generate infinite LMIs, we use relaxation technique, find the finite solution for robust non-fragile filter, and show that the resulting filter guarantees the asymptotic stability with parameter uncertainties and filter fragility. Finally, a numerical example will be shown.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2015.11a
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pp.54-55
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2015
In this paper, we propose a method pursuing robustness in ad hoc network system when the CSI of interferers is unavailable. The non-parametric linear minimum mean square error filter is exploited to achieve large fraction of the MMSE filter transmission capacity employing the perfect covariance matrix information. From the numerical results, we show that the proposed scheme brings substantial transmission capacity gain over conventional MMSE filter using sample covariance matrix.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.6
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pp.1114-1119
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2002
In this paper, the well-conditioned observer is designed to be insensitive to the ill-conditioning factors in transient and steady-state observer performance. A condition number based on 12-norm of the eigenvector matrix of the observer matrix has been proposed on a principal index in the observer performance. For the well-conditioned observer design, the non-normality measure and the observability condition of the observer matrix are utilized. The two constraints are specified into observer gain boundary region that guarantees a small condition number and a stable observer. The observer gain selected in this region guarantees a well-conditioned and observable property. In this study, this method is applied to the Luenberger observer and Kalman filters for small order systems. In designing Kalman filters, the ratio of the process noise covariance to the measurement noise covariance is a design parameter and its effect on the condition number is investigated.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2001.10a
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pp.313-318
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2001
In this paper, the well-conditioned observer is designed to be insensitive to the ill-conditioning factors in transient and steady-state observer performance. A condition number based on $L_2-norm$ of the eigenvector matrix of the observer matrix has been proposed on a principal index in the observer performance. For the well-conditioned observer design, the non-normality measure and the observability condition of the observer matrix are utilized. The two constraints are specified into observer gain boundary region that guarantees a small condition number and a stable observer. The observer gain selected in this region guarantees a well-conditioned and observable property. In this study, this method is applied to the Luenberger observer and Kalman filters. In designing Kalman filters for small order systems, the ratio of the process noise covariance to the measurement noise covariance is a design parameter and its effect on the condition number is investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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