An improved estimation algorithm for set membership states by zonotopes
改进的全对称多胞形集员状态估计算法

针对带有有界的噪声和参数的非线性离散时间系统, 提出了一种改进的全对称多胞形集员状态估计算法.在算法的时间更新过程中, 采用区间算术的方法计算一个包含系统轨迹的全对称多胞形.在算法的量测更新过程中, 则要首先在状态空间中给出一个集合作为与量测输出相一致的区域的外界描述, 然后计算一个具有最小容积的全对称多胞形作为时间更新全对称多胞形与此集合的交集的外界描述.由于此集合可表示为多个带的交集, 所以需要研究全对称多胞形与带的交集的外界描述方法.在提出改进的外界描述方法之前, 指出了原始外界描述方法的保守性.改进的外界描述方法给出了新的包含二者交集的全对称多胞形族, 然后找到具有最小容积的全对称多胞形作为二者交集的外界描述. 此后证明了改进外界描述方法得到的全对称多胞形不会比原始方法大. 最后, 采用仿真实验来检验不同噪声分布对算法性能的影响.仿真结果表明了改进算法得到的状态估计的均方误差和全对称多胞形的容积比原始算法小, 而且当存在重尾分布噪声时此优势更加明显.