专利名称：基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法
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不为
权利要求
1.基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，其特征在于首先，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。
2.根据权利要求I所述的基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，其特征在于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。
3.根据权利要求I所述的基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，其特征在于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+\ =AXk+wk ^ -CXk+v, (I) 在式(I)中，Xk+1表示系统在k+Ι时刻的状态变量，Xk表示系统在k时刻的状态变量，Yk表不系统在k时刻的输出信号，A表不状态变量之间的增益矩阵，C表不状态变量与输出信号之间的增益矩阵，wk表示均值为零的正态白噪声，其方差为Q，Vk表示均值为零的正态白噪声，其方差为R ; Pk = APk_{AT+Q Hk = PkC1 {(l)r +R) 1 (2) Pk =(/-",Vi h = AXk-X +Hk{Yk-CAXk-X) 在式(2)中，力输出的状态滤波值，Hk为卡尔曼修正矩阵，Pk为状态实际值与状态滤波值的方差矩阵P' k为状态实际值与状态理想值的方差矩阵；卡尔曼滤波器的递推公式采用式(2)计算。
4.根据权利要求I所述的基于卡尔曼滤波器的板形测量信号处理方法，其特征在于所述滤波后的板形信号输出给板形控制器，板形控制器为PLC可编程控制器或工控机。
全文摘要
本发明提供一种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。本发明板形测量信号处理方法，可消除系统测量过程中所引入的随机白噪声信号，实现板形滤波值的最优均方误差，并且采用递推方式实现，计算简便，响应速度快，有效地提高板形测量信号的计算精度和效率。
文档编号B21B37/28GK102931946SQ20121041183
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者李坤杰, 刘文田, 常华, 王海霞, 陈晓琳 申请人:苏州有色金属研究院有限公司