Filtrado Digital en Tiempo Real: Análisis Computacional para Estimación de Parámetros en Sistemas Estocásticos Lineales Estacionarios
Real–time Digital Filtering: Computational Analysis for Parameters Estimation in Stationary Linear Stochastic Systems
Graduado: Pedro Guevara López
Centro de Investigación en Computación – IPN
Av. Juan de Dios Bátiz sn esq. Miguel Othón de Mendizábal
C. P. 07738 México D. F., ]]>
pguevara@df1.telmex.net.mx
Director de Tesis: José de Jesús Medel Juárez
Centro de Investigación en Innovación Tecnológica – IPN
Cerrada CECATI s/n. Col. Santa Catarina
C.P. 02250 Azcapotzalco, D.F.
jjmedel@pollux.cic.ipn.mx
Graduado en septiembre 01, 2004
Resumen
]]> Se describe el Filtrado Digital en Tiempo Real para estimación de parámetros en sistemas estocásticos lineales estacionarios; sus características temporales y de respuesta en forma local y global. Se presentan ejemplos con las técnicas de Variable Instrumental, Factor de Olvido Matricial y como caso especial el algoritmo Modos Deslizantes Tradicional. Los aportes de esta tesis son:– Formalización de los conceptos de Filtrado Digital en Tiempo Real para estimación de parámetros en sistemas estocásticos lineales estacionarios,
– Definición de las características locales y globales en calidad de respuesta y tiempo de los FDTR y FDMTR:
• Características de las tareas,
• Sincronía,
• Periodos de muestreo,
• Tiempos de convergencia,
– Análisis computacional temporal de los FDMTR en función del tamaño de la matriz de parámetros a estimar.
– Procedimiento de implantación de un FDTR en un sistema operativo de tiempo real.
]]> Palabras clave: Filtro Digital, estimación, convergencia, restricción, Tiempo Real.
Abstract
This doctoral thesis describe RTDF concepts by parameter estimators to stochastic stationary linear systems and it expose temporal and response quality characteristics in local and global form. Finally, I present examples of Instrumental Variable, Matrix Forgetting Factor and Sliding Modes Traditional techniques in SISO and MIMO cases. The advances in this thesis are:
– Formal definition of Real Time Digital Filters to parameter estimation of stationary lineal stochastic systems by RTDF and RTMDF concepts,
– Definition of local and global properties in response quality and time quality in RTDF and RTMDF:
• Tasks characterization,
• Synchrony,
• Sample periods,
]]> • Convergence times,
– Temporal computational analysis of RTMDF by size of parameters matrix.
– Implantation of RTDF and RTMDF in a real time operating system.
Keywords: Digital Filter, estimation, convergence, constraint, Real Time.
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Referencias
1. Baras J., "Symbolic and numeric Real–time signal processing", Technical Report University of Maryland, USA. pp 226, 1999. [ Links ]
2. Brookshear G. "Teoría de la Computación. Lenguajes formales, autómatas y complejidad". Marquette University, Prentice Hall, Addison Wesley, 1993. [ Links ]
3. Burns A. and Wellings A. Real–time systems and programming languages. University of York, Addison Wesley, 1997. [ Links ]
4. Buttazzo G. Hard real–time computing systems. Scuola Superiore S. Anna, Kluwer Academic Publishers, 1997. [ Links ]
5. Caines P. "Linear Stochastic Systems". Ed. Wiley, Canada, 1986. [ Links ]
6. Chui C., Chen G. "Kalman Filtering with Real–time Applications". Ed. Springer, USA, 1999. [ Links ]
7. Cutland. "Computability: An introduction to recursive function theory", Cambridge, Inglaterra, Cambridge University Press, 1990. [ Links ]
8. Ecker K. H. "Overview on Distributed Real–time Systems. Requirements, Analysis, Specification, Operating Systems, Case Studies". Institute of Informatik, Technical University of Clausthal, Germany, 2000. [ Links ]
9. Guevara P., Medel J. J., Cruz D. "Modelo Dinámico para una Tarea en Tiempo Real". Revista Computación y Sistemas, ISSN 1405–5546, Vol. VIII No. 1, México, Septiembre de 2004. [ Links ]
10. Guevara P., Medel J. J., A. Flores. "Un Modelo Dinámico para el Arribo de Tareas en Tiempo Real". Congreso Argentino de Ciencias de la Computación CACIC 3002, Rio de la Plata Argentina, Octubre, 2003. [ Links ]
11. Gustafsson F. "Adaptive filtering and change detection". Ed. John Wiley & Sons, LTD, Linkoping University Sweden, 2000. [ Links ]
12. Haykin S. Adaptive filter theory. Prentice Hall information and system sciences series, 1991. [ Links ]
13. Ifeachor C., Jervis B. "Digital Signal Processing, a Practical Approach", 1996. [ Links ]
14. Kotel'nikov V. A. "On the transmission capacity of "ether" and wire in electrocommunication". Izd, Red. Upr. RKKA (Moscow URSS) (Material for the first all–union conference on questions of communications), vol. 44, 1933. [ Links ]
15. Kuo B. C. "Sistemas de control automático". Prentice Hall 7ª edición, México, 1996. [ Links ]
16. Liu J. "Real–time Systems" Ed. Prentice Hall USA, 2000. [ Links ]
17. Liu C., Layland J. "Scheduling algorithms for multiprogramming in hard–real–time environment". Journal of the ACM, Vol. 20, No. 4, 1973, pp 273–250. [ Links ]
18. Medel J. J. "Análisis de dos métodos de estimación para sistemas lineales estacionarios e invariantes en el tiempo con perturbaciones correlacionadas con el estado observable del tipo: Una entrada una salida" Computación y Sistemas volumen 6 número 1, México, 2002. [ Links ]
19. Medel J., Guevara P., Flores A. "Constraints for Real–time Digital Filters". Automatic Control and Computer Sciences AVT, Vol. 37, No. 5 pages 63–69 ISSN 0132–4160, September 2003, (ISI), Latvia. [ Links ]
20. Medel J., Guevara P., Flores A. "Caracterización de Filtros Digitales en Tiempo Real para Computadoras Digitales". Revista Computación y Sistemas, ISSN 1405–5546, Vol. VII No. 3, México, Marzo de 2004. [ Links ]
21. Medel J., Guevara P., Poznyak A. "Real–time Multivariable Digital Filter using Matrix Forgetting Factor and Instrumental Variable". Automatic Control and Computer Sciences Vol. 38, No. 1 pages 63–69 ISSN 0132–4160, February. 2004, (ISI), Latvia. [ Links ]
22. Nyquist, H. Certain Topics in Telegraph Transmission Theory. USA. AIEE Transactions, 1928. [ Links ]
23. K. Ogata. "Teoría de Control Moderno". USA, 1980. [ Links ]
24. Papoulis A., Bertrán M. "Sistemas y circuitos", Ed. Marcombo, 1ª edición, España, 1989. [ Links ]
25. QNX Real–time Plataform and QNX Neutrino 2003. QNX LTD software, Canada. http://www.qnx.com. [ Links ]
26. Shannon C. E. "A mathematical theory of communication". Bell Syst. Tech. J. vol. 27, pp. 379–423, 623–656, July–Oct, 1948. [ Links ]
27. Stephan J., Bodson M. "Real–time estimation of the parameters and fluxes of induction motors". IEEE Transactions on industry applications, vol. 30, no. 3, May/June 1994, USA. [ Links ]
28. Takahashi K., Sakaguchi T., Ohya J. "Real–time estimation of human body postures using Kalman filter". 8th International Workshop on Robot and Human Interaction, September 27–29, 1999 Italy. [ Links ]
29. Whittaker E. T. "On the functions which are represented by the expansion of interpolation theory". In Proc. Roy. Soc. Edimburgh, vol. 35, pp. 181–194, 1915. [ Links ] ]]>