การออกแบบและพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับขั้นตอนวิธีตัวกรองคาลมานด้วยโปรแกรม Borland C++

Abstract

เทคนิคตัวควบคุมไม่เชิงเส้นส่วนใหญ่สมมติว่าค่าของตัวแปรสเตตทั้งหมดในระบบที่สนใจสามารถหาค่าได้ แต่ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้ที่จะทำการวัดตัวแปรสเตตได้ทั้งหมดและนอกจากนี้ค่าการวัดที่วัดได้มักจะมีสัญญาณรบกวนและ/หรือความผิดพลาดเชิงระบบปนมาด้วย ในสถานการณ์เช่นนี้ เทคนิคการประมาณค่าแบบลำดับ อย่างเช่น "ตัวกรองคาลมาน" ได้ถูกนำมาใช้เพื่อให้ค่าประมาณของค่ากระบวนการจริงจากค่าการวัดกระบวนการที่มีสัญญาณรบกวนและจากแบบจำลองกระบวนการที่เหมาะสม ตัวกรองคาลมานได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในงานวิจัยต่างๆ มากกว่าเทคนิคการประมาณค่าสเตตอื่นๆ เพราะว่าตัวกรองคาลมานเป็นตัวกรองแบบเหมาะสมที่สุด ซึ่งประกอบไปด้วยชุดของสมการคณิศาสตร์ซึ่งให้ผลการคำนวณ (แบบวนซ้ำ) ของวิธีกำลังสองน้อยที่สุดที่มีประสิทธิภาพ ถึงแม้ว่าซอฟต์แวร์การประมาณค่าที่อาศัยตัวกรองคาลมานจะสามารถหาซื้อทางการค้าได้ แต่ไม่สะดวกต่อผู้ที่ใช้โปรแกรมหรือไม่น่าสนใจนัก วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ คือเพื่อออกแบบและพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับการประมาณค่าสเตตและพารามิเตอร์ด้วยขั้นตอนวิธีตัวกรองคาลมาน โปรแกรม kSTAPEN เป็นโปรแกรมที่ถูกเขียนขึ้นด้วยภาษา Borland C++ ซึ่งช่วยทำให้ขั้นตอนวิธีง่ายขึ้นโดยแบ่งออกเป็นขั้นตอนง่ายๆ ในแต่ละขั้นตอนจะตรงกับหน้าต่างหรือไดอะล็อกทางด้านเข้า และได้ถูกนำมาทดสอบกับระบบควบคุมระดับของของเหลว, เครื่องปฏิกรณ์แบบกะชนิดคายความร้อนและเครื่องปฏิกรณ์ถังกวน ผลการเลียนแบบแสดงว่าโปรแกรม kSTAPEN สามารถ ประมาณค่าได้ผลเป็นที่น่าพอใจสำหรับทุกๆ กรณีที่ทดสอบ ซึ่งแสดงว่าสามารถนำมาใช้เป็นตัวอย่างในการประยุกต์ใช้การประมาณค่าสเตตและพารามิเตอร์ได้