پروژه اندازه گیری دقیق ولتاژ با استفاده از فیلتر کالمن -کالمان

 فیلتر کالمان (Kalman filter) که به عنوان تخمین خطی مرتبه دوم نیز از آن یاد می‌شود، الگوریتمی است که حالت یک سیستم پویا را با استفاده از مجموعه‌ای از اندازه‌گیری‌های شامل خطا در طول زمان برآورد می‌کند. این فیلتر معمولاً تخمین دقیق‌تری را نسبت به تخمین بر مبنای یک اندازه‌گیری واحد را بر مبنای استنباط بیزی و تخمین توزیع احتمال مشترکی از یک متغیر تصادفی در یک مقطع زمانی ارائه می‌کند. این فیلتر از نام رودلف ئی کالمن، یکی از پایه‌گذاران این تئوری گرفته شده‌است. فیلتر کالمان کاربردهای بسیاری در علم و فناوری مانند مسیریابی و پایش وسایل نقلیه، به خصوص هواپیما و فضاپیماها، دارد. فیلتر کالمان مفاهیم گسترده‌ای را در زمینه سری‌های زمانی، پردازش سیگنال و اقتصادسنجی مطرح می‌کند. این فیلتر از مفاهیم پایه در زمینه برنامه‌ریزی و پایش ربات‌ها و همچنین مدلسازی سیستم عصبی محسوب می‌شود. بر اساس تأخیر زمانی میان ارسال فرامین و دریافت پاسخ آن‌ها، استفاده از فیلتر کالمان در تخمین حالات مختلف سیستم را ممکن می‌سازد. این الگوریتم در دو گام اجرا می‌شود. در گام پیش‌بینی، فیلتر کالمان تخمینی از وضعیت فعلی متغیرها را در شرایط عدم قطعیت ارائه می‌کند. زمانی که نتیجه اندازه‌گیری بعدی بدست آید، تخمین قبلی با میانگین وزن‌دار آپدیت می‌شود. به این ترتیب که وزن اطلاعاتی که دارای قطعیت بیشتری هستند، بیشتر خواهد بود. الگوریتم بازگشتی می‌باشد و با استفاده از ورودی‌های جدید و حالات محاسبه شدهٔ قبلی به‌صورت بی‌درنگ اجرا می‌شود.

توضیحات محصول:

پروژه ی فیلتر کالمن مثالی در فضای نرم افزار متلب (MATLAB) و در قالب یک Mfile است که برای اندازه گیری ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد تا مفهوم و کاربرد این فیلتر بهتر بیان شود. در این پروژه میزان نویز برابر با 0.1 ولت موثر در نظر گرفته شده است. فیلتر کالمن را می توان برای مقادیر مختلف یک متغیر پیش فرض، خطای اندازه گیری و کوواریانس های نویز فرآیند مورد آزمایش قرار داد.