Infinite Dimensional Systems: Passivity and Kalman Filter Discretization

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Malinen, Jarmo, Dr., Aalto University, Department of Mathematics and Systems Analysis, Finland
dc.contributor.author Aalto, Atte
dc.date.accessioned 2014-11-06T10:00:32Z
dc.date.available 2014-11-06T10:00:32Z
dc.date.issued 2014
dc.identifier.isbn 978-952-60-5910-5 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-5909-9 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14425
dc.description.abstract The results of this thesis can be divided into two categories, well-posedness and passivity of boundary control systems and Kalman filter discretization. It is shown that a composition of internally well-posed, impedance passive boundary control systems through Kirchhoff type couplings is also an internally well-posed, impedance passive boundary control system. The concept of a passive majorant is defined and it is shown that boundary control systems that possess a passive majorant are internally well-posed, passive boundary control systems. The effect of both temporal and spatial discretization to Kalman filtering is studied. Firstly, convergence speed rates are derived for the convergence of the discrete time Kalman filter estimate to the continuous time estimate as the temporal discretization is refined. This result is established for various types of linear systems. Secondly, we derive the optimal one-step state estimate that takes values in a given finite dimensional subspace of the system's state space for a linear discrete-time system with Gaussian input and output noise. An upper bound is given for the error due to the spatial discretization. en
dc.description.abstract Väitöskirjan tulokset voidaan jakaa kahteen luokkaan, reunakontrollisysteemien hyvinasetettuus ja passiivisuus sekä Kalman-suotimen diskretointi. Työssä osoitetaan, että hyvinasetettuja impedanssipassiivisia reunakontrollisysteemejä Kirchhoffin lakien kaltaisilla ehdoilla kytkemällä aikaansaatu kompositiosysteemi on myös hyvinasetettu impedanssipassiivinen reunakontrollisysteemi. Työssä määritellään myös passiivisen majorantin käsite ja näytetään, että reunakontrollisysteemi, jolla on passiivinen majorantti on hyvinasetettu ja passiivinen. Sekä aika- että paikkadiskretoinnin vaikutusta Kalman-suodatukseen tarkastellaan. Ensin johdetaan suppenemisnopeusestimaatteja diskreettiaikaisen Kalman-suotimen antamalle tilaestimaatille, joka konvergoi jatkuva-aikaiseen tilaestimaattiin, kun aika-askellusta tihennetään. Tämä tulos johdetaan useille erilaisille lineaarisille systeemeille. Toiseksi johdetaan optimaalinen yksiaskeltilaestimaatti annetussa tila-avaruuden äärellisulotteisessa aliavaruudessa lineaariselle diskreettiaikaiselle systeemille, johon vaikuttaa Gaussinen kohinaprosessi tilaan ja systeemin ulostuloon. Työssä johdetaan myös yläraja paikkadiskretoinnista johtuvalle virheelle tilaestimaatissa. fi
dc.format.extent 54 + app. 103
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 160/2014
dc.relation.haspart [Publication 1]: A. Aalto and J. Malinen. Compositions of Passive Boundary Control Systems. Mathematical Control and Related Fields, 3, 1–19, March 2013.
dc.relation.haspart [Publication 2]: A. Aalto. Convergence of discrete time Kalman filter estimate to continuous time estimate. http://arxiv.org/abs/1408.1275, 21 pages, August 2014.
dc.relation.haspart [Publication 3]: A. Aalto. Spatial discretization error in Kalman filtering for discretetime infinite dimensional systems. http://arxiv.org/abs/1406.7160, 19 pages, October 2014.
dc.relation.haspart [Publication 4]: A. Aalto and T. Lukkari and J. Malinen. Acoustic wave guides as infinitedimensional dynamical systems. Accepted for publication in ESAIM: Control, Optimization and Calculus of Variations, 35 pages, June 2013.
dc.subject.other Mathematics en
dc.title Infinite Dimensional Systems: Passivity and Kalman Filter Discretization en
dc.title Ääretönulotteiset systeemit: passiivisuus ja Kalman-suotimen diskretointi fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department Matematiikan ja systeemianalyysin laitos fi
dc.contributor.department Department of Mathematics and Systems Analysis en
dc.subject.keyword infinite dimensional systems en
dc.subject.keyword boundary control systems en
dc.subject.keyword passive systems en
dc.subject.keyword well-posedness en
dc.subject.keyword state estimation en
dc.subject.keyword Kalman filter en
dc.subject.keyword spatial discretization en
dc.subject.keyword temporal discretization en
dc.subject.keyword ääretönulotteiset systeemit fi
dc.subject.keyword reunakontrollisysteemit fi
dc.subject.keyword passiiviset systeemit fi
dc.subject.keyword hyvinasetettuus fi
dc.subject.keyword tilaestimointi fi
dc.subject.keyword Kalman-suodin fi
dc.subject.keyword paikkadiskretointi fi
dc.subject.keyword aikadiskretointi fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-5910-5
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Stenberg, Rolf, Prof., Aalto University, Department of Mathematics and Systems Analysis, Finland
dc.opn Picci, Giorgio, Prof., University of Padova, Italy
dc.rev Macchelli, Alessandro, Prof., University of Bologna, Italy
dc.rev Moireau, Philippe, Dr., Inria Saclay, France
dc.date.defence 2014-11-28


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account