基于UKF的天然氣管道的泄漏檢測(cè)與定位.pdf

1、工業(yè)流體管道泄漏事故導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，有時(shí)甚至危及生命安全。針對(duì)緩慢發(fā)生的小泄漏的檢測(cè)和定位方法是基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器-EKF（Extended Kalman Filter)的實(shí)時(shí)模型法。這種方法需要對(duì)管道模型線性化，但是，天然氣管道模型的非線性程度嚴(yán)重，線性化會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的誤差，影響檢測(cè)精度；每一次迭代中需要計(jì)算Jacob矩陣，影響其檢測(cè)速度。 本文提出了一種基于無(wú)偏卡爾曼濾波器-UKF（Unscen

2、ted Kalman Filter)的泄漏檢測(cè)與定位方法，這種方法在對(duì)泄漏量進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)時(shí)不需要對(duì)管道模型進(jìn)行線性化，避免了線性化帶來(lái)的不精確問(wèn)題，而且在預(yù)測(cè)的階段不需要計(jì)算Jacob矩陣，只包含一些線性運(yùn)算，提高了檢測(cè)速度。 在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高檢測(cè)精度，本文將迭代卡爾曼濾波器-IKF（Iterated Kalman Filter)的思想引入到UKF中，對(duì)UKF進(jìn)行了改進(jìn)，得到了迭代無(wú)偏卡爾曼濾波器-IUKF（Itera

3、ted Unscented Kalman Filter)?；贗UKF對(duì)管道泄漏進(jìn)行檢測(cè)，可以保證在不增加系統(tǒng)維數(shù)的前提下，在狀態(tài)估計(jì)的更新過(guò)程中獲得更逼近真實(shí)值的系統(tǒng)的概率密度特征，從而提高了管道檢測(cè)精度。本文對(duì)EKF、UKF和IUKF的檢測(cè)效果都進(jìn)行了仿真對(duì)比，仿真結(jié)果表明，UKF在檢測(cè)精度和速度上對(duì)EKF都有了很大程度的改進(jìn)，而IUKF又在UKF的基礎(chǔ)上對(duì)檢測(cè)精度有了一定的提高，這對(duì)于長(zhǎng)距離天然氣管道的泄漏檢測(cè)與定位有重要的實(shí)際意