Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.8
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pp.727-732
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2008
In this paper, the state-space representation of generalized complimentary filter is proposed. Complementary filter has the suitable structure to merge information from sensors whose frequency regions are complementary. First, the basic concept and structure of complementary filter is introduced. And then the structure of the generalized filter and its state-space representation are proposed. The state-space representation of complementary filter is able to design the complementary filter by applying modern filtering techniques like Kalman filter and $H_{\infty}$ filter. To show the usability of the proposed state-space representation, the design of Inertial Navigation System(INS) vertical channel damping loop using Global Positioning System(GPS) is described. The proposed GPS/INS damping loop lends the structure of Baro/INS(Barometer/INS) vertical channel damping loop that is an application of complementary filter. GPS altitude error has the non-stationary statistics although GPS offers navigation information which is insensitive to time and place. Therefore, $H_{\infty}$ filtering technique is selected for adding robustness to the loop. First, the state-space representation of GPS/INS damping loop is acquired. And next the weighted $H_{\infty}$ norm proposed in order to suitably consider characteristics of sensor errors is used for getting filter gains. Simulation results show that the proposed filter provides better performance than the conventional vertical channel loop design schemes even when error statistics are unknown.
Park Seong-Keun;Ruy Kyung-Jin;Hwang Jae-Phil;Kim Eun-Tai
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2006.05a
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pp.245-248
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2006
A particle filter is one of the most famous filters. The reason why the particle filter is widely used is that particle deals with the state estimation problem for not only linear models with Gaussian noise but also the non-linear models with non-Gaussian noise and it receives great attention from many engineering fields. In the point of view state estimator, particle filter is feedforward observer. According to the characteristic of dynamic system, the feedforward observer can estimate real state. However, the speed of convergence of feedforward observer between the actual state and the estimated state cannot be satisfied. Since the particle filter is a sort of feedforward observer, the convergence speed of particle filter is slow, and the particle filter cannot estimate actual state like particle collapse problem. In order to overcome the limitation of particle filter as a kind of feedfoward estimator, we propose a new particle filter which has feedback term, called particle filter with feedback. Our proposed method is analyzed theoretically and studied by computer simulation. Comparisons are made with other filtering mehod.
The effects of the errors due to incorrect a priori informations on the noise model as well as the system model in the continuous state model based optimal FIR filter is considered. When the optimal filter is perturbed, the error covariance is derived. From this equation, the performance of the state model based optimal FIR filter is analyzed for the given modeling error. Also the state model based optimal FIR filter is compared to the standard Kalman filter by an example.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.12
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pp.1183-1187
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2011
In this paper, an optimal FIR (Finite-Impulse-Response) filter is proposed for discrete time-varying state-space models. The proposed filter estimates the current state using measured output samples on the recent time horizon so that the variance of the estimation error is minimized. It is designed to be linear, unbiased, with an FIR structure, and is independent of any state information. Due to its FIR structure, the proposed filter is believed to be robust for modeling uncertainty or numerical errors than other IIR filters, such as the Kalman filter. For a general system with system and measurement noise, the proposed filter is derived without any artificial assumptions such as the nonsingular assumption of the system matrix A and any infinite covariance of the initial state. A numerical example show that the proposed FIR filter has better performance than the Kalman filter based on the IIR (Infinite- Impulse-Response) structure when modeling uncertainties exist.
The purpose of this study is to develop a linear reservoir model with Kalman filter using Kalman filter theory which removes a physical uncertainty of :ainfall-runoff process. A linear reservoir model, which is the basic model of Kalman filter, is used to calculate runoff from rainfall in river basin. A linear reservoir model with Kalman filter is composed of a state-space model using a system model and a observation model. The state-vector of system model in linear. The average value of the ordinate of IUH for a linear reservoir model with Kalman filter is used as the initial value of state-vector. A .linear reservoir model with Kalman filter shows better results than those by linear reserevoir model, and decreases a physical uncertainty of rainfall-runoff process in river basin.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.1
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pp.34-39
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2015
In this paper, a finite impulse response (FIR) filter is proposed for discrete-time nonlinear systems. The proposed filter is designed by combining the estimate of the perturbation state and nominal state. The perturbation state is estimated by adapting the optimal time-varying FIR filter for the linearized perturbation model and the nominal state is directly obtained from the nonlinear nominal trajectory model. Since the FIR structured estimators use the finite horizon information on the most recent time interval, the proposed extended FIR filter satisfies the bounded input/bounded output (BIBO) stability, which can't be obtained from infinite impulse response (IIR) estimators. Thus, it can be expected that the proposed extended FIR filter is more robust than IIR structured estimators such as an extended Kalman filter for the round-of errors and the uncertainties from unknown initial states and uncertain system model parameters. The simulation results show that the proposed filter has better performance than the extended Kalman filter (EKF) in both robustness and fast convergency.
We propose a decentralized state estimation method in the multisensor state estimation problem. The proposed method bounds teh maximum energy gain from uknown external disturbances to the estimation errors in the suboptimal case. And we formulate aternative H/sip .inf./ filter gain equatiions with teh idea that the suboptimal H.$^{\infty}$ filter is the special form of Kalman filter filter whose state equations are defined in indefinite inner product spaces. Using alternative filter gain equations we design the decentralized $H^{\infty}$ state estimator which is composed of local filters and central fusion filter that are suboptimal in the $H^{\infty}$ sense. In addition, the proposed update equations between global and local data can reduce unnecessary calculation burden efficently.y.
Gong, Ke;Hong, Wei;Chen, Jixin;Tang, Hongjun;Hou, Debin;Zhang, Yan
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.10
no.3
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pp.179-182
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2010
This paper proposed a novel compact bandpass filter with folded half mode substrate integrated waveguide (FHMSIW) cavities using two-layer printed circuit board(PCB) process. The area of the FHMSIW filter is reduced by nearly 50 % and 75 % compared with half mode substrate integrated waveguide(HMSIW) filter and substrate integrated waveguide(SIW) filter, respectively. A four-pole Chebyshev FHMSIW bandpass filter at C-band has been designed, simulated and fabricated. Measured results are presented and found to agree with the full-wave simulated results by using Ansoft HFSS. The filter shows good performance and compact size.
This paper proposes and designs a new output filter called an LCFL filter for application to three phase three wire shunt active power filters (SAPF). This LCFL filter is derived from a traditional LCL filter by replacing its capacitor with a C-type filter, and then constructing an L-C-type Filter-L (LCFL) topology. The LCFL filter can provide better switching ripple attenuation capability than traditional passive damped LCL filters. The LC branch series resonant frequency of the LCFL filter is set at the switching frequency, which can bypass most of the switching harmonic current generated by a SAPF converter. As a result, the power losses in the damping resistor of the LCFL filter can be reduced when compared to traditional passive damped LCL filters. The principle and parameter design of the LCFL filter are presented in this paper, as well as a comparison to traditional passive damped LCL filters. Simulation and experimental results are presented to validate the theoretical analyses and effectiveness of the LCFL filter.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.27
no.5
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pp.328-341
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2014
The object of this paper is to develop optimal optical filter, which can be used to identify the financial account and read the information. The five factors which affect the performance of the optical filter are identified as optical glass type, existence of Fe, Photo pic coating type, and coating form. In this study we seek to determine the optimal combination for the best design of the optical filter. For each combination, the performances of optical filter are investigated using the proper experimental equipments and methods. White-state voltage, black-state voltage, and black-state error rate are used for the performance measures. Through the statistical analysis of the performance data collected, we have determined the optimal design of the optical filter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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