Aplicación del filtro de Kalman en el procesado de medidas muy ruidosas, un caso práctico: banco de potencia para motocicletas con capacidad de análisis aerodinámico

Abstract

En este trabajo se presenta una aplicación del filtro de Kalman para tratar medidas altamente ruidosas de cara a su empleo en un sistema de control. En concreto, el sistema con el que se ha trabajado es un banco de potencia para motocicletas al que se ha añadido un ventilador de gran potencia capaz de generar una corriente de aire a una velocidad igual a la que está desarrollando la motocicleta sobre el rodillo, permitiendo así la realización de estudios aerodinámicos. Las variables a medir se ven fuertemente afectadas por ruido generado por el inversor que alimenta el ventilador, por las interferencias provocadas por los pulsos de la bobina de alta tensión de la motocicleta o por las turbulencias de la corriente de aire en el caso del sensor de velocidad del aire. Además, teniendo en cuenta que varias de las señales a medir son pulsos que deben computarse en cada intervalo de control, también van a producirse errores que pueden considerarse ruidos del proceso. El filtro de Kalman, empleado para tratar las medidas y algunas de las variables calculadas en el algoritmo consiguen reducir el ruido de todas las variables a valores aceptables que permiten la realización de las acciones de control y trazado de curvas de potencia y par de la motocicleta. -------------------------------------------------------------------------------------------

This paper presents an application of the Kalman filter to handle high noise measurements for use in a control system. Specifically, the system used is a motorcycle dyno to which a high power fan has been added, capable of generating an air current at a speed equal to the speed that the motorcycle is running on the roller, thus allowing aerodynamic studies to be carried out. The variables to be measured are strongly affected by noise generated by the inverter that supplies the fan, by the interferences caused by the pulses of the motorcycle's high voltage coil or by the turbulences of the air current in the case of the air speed sensor. In addition, considering that several of the signals to be measured are pulses to be computed at each control interval, errors that can be considered process noise will also occur. The Kalman filter, used to handle the measurements and some of the variables computed in the algorithm, manages to reduce the noise of all the variables to acceptable values that allow performing the control actions and plotting the power and torque curves of the motorcycle.