基于UKF的天然氣管道的泄漏檢測與定位.pdf

1、工業(yè)流體管道泄漏事故導致巨大的經濟損失、資源浪費和環(huán)境污染，有時甚至危及生命安全。針對緩慢發(fā)生的小泄漏的檢測和定位方法是基于擴展卡爾曼濾波器-EKF（Extended Kalman Filter)的實時模型法。這種方法需要對管道模型線性化，但是，天然氣管道模型的非線性程度嚴重，線性化會使系統(tǒng)產生較大的誤差，影響檢測精度；每一次迭代中需要計算Jacob矩陣，影響其檢測速度。 本文提出了一種基于無偏卡爾曼濾波器-UKF（Unscen

2、ted Kalman Filter)的泄漏檢測與定位方法，這種方法在對泄漏量進行狀態(tài)估計時不需要對管道模型進行線性化，避免了線性化帶來的不精確問題，而且在預測的階段不需要計算Jacob矩陣，只包含一些線性運算，提高了檢測速度。 在此基礎上，為了進一步提高檢測精度，本文將迭代卡爾曼濾波器-IKF（Iterated Kalman Filter)的思想引入到UKF中，對UKF進行了改進，得到了迭代無偏卡爾曼濾波器-IUKF（Itera

3、ted Unscented Kalman Filter)。基于IUKF對管道泄漏進行檢測，可以保證在不增加系統(tǒng)維數(shù)的前提下，在狀態(tài)估計的更新過程中獲得更逼近真實值的系統(tǒng)的概率密度特征，從而提高了管道檢測精度。本文對EKF、UKF和IUKF的檢測效果都進行了仿真對比，仿真結果表明，UKF在檢測精度和速度上對EKF都有了很大程度的改進，而IUKF又在UKF的基礎上對檢測精度有了一定的提高，這對于長距離天然氣管道的泄漏檢測與定位有重要的實際意