基于Galerkin的扩展卡尔曼滤波器及其在CO2去除系统中的应用

摘要

二氧化碳去除系统是长期载人航天器中控制舱内CO2浓度最关键的系统。为了确保舱内的CO2浓度在可接受的范围内,需要实时估计CO2去除系统的状态。本文首先建立实际系统的数学模型,再提出了基于Galerkin的扩展卡尔曼滤波算法,估计CO2去除系统的状态。该方法采用Galerkin逼近法将偏微分方程转换为常微分方程,然后利用扩展卡尔曼滤波器进行状态估计。然后,以实际载人航天任务的实际工况为条件进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法可以有效地估计系统状态,同时避免了尺寸爆炸的问题,并且对测量噪声具有很强的鲁棒性。因此,该方法也可以为CO2去除系统的故障诊断和故障定位打下基础。