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《哈工大系統(tǒng)辨識與自適應控制第一講》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、系統(tǒng)辨識與自適應控制黃顯林、班曉軍控制理論與制導技術研究中心哈爾濱工業(yè)大學banxiaojun@hit.edu.cn2010-02-201控制理論與制導技術研究中心第一講 系統(tǒng)辨識的基本概念一、什么是系統(tǒng)辨識？1.機理分析建模方法(白箱法)圖1單級倒立擺實驗裝置2010-02-202控制理論與制導技術研究中心圖2單級倒立擺示意圖2010-02-203控制理論與制導技術研究中心圖中所示變量名的物理含義如表1所示。2010-02-204控制理論與制導技術研究中心MruFPN步驟一：對小車進行受力分析，
2、小車的受力分析如圖3所示。圖3小車受力分析圖圖中，P表示擺桿對小車水平方向上的作用力，單位N；N表示擺桿對小車垂直方向上的作用力，單位（N）。根據(jù)牛頓定律，小車水平方向上的力平衡方程為：2010-02-205控制理論與制導技術研究中心步驟二：對擺桿進行受力分析，擺桿的受力如圖4所示。圖4擺桿受力分析圖擺桿水平方向上的力平衡方程如下，θmgNP2010-02-206控制理論與制導技術研究中心將式(1-3)合并可得下式,2010-02-207控制理論與制導技術研究中心擺桿垂直方向上的力平衡方程式如下,
3、擺桿的轉矩平衡方程式如下,將3、7式代入8式并化簡得化簡得2010-02-208控制理論與制導技術研究中心步驟三：由5式與10式連列即得到單級倒立擺動力學非線性方程組。步驟四：化成狀態(tài)空間描述。2010-02-209控制理論與制導技術研究中心(12)2010-02-2010控制理論與制導技術研究中心問題：(1).效率低：隨著系統(tǒng)復雜程度的增加，建模過程愈加復雜；(2).不方便“計算機”在線決策。2010-02-2011控制理論與制導技術研究中心2.系統(tǒng)辨識法(黑箱法)能否根據(jù)“輸入、輸出數(shù)據(jù)”獲取
4、“對象”的數(shù)學模型呢？例：原被控對象的差分形式為：Y(t)-2.85y(t-1)+2.717y(t-2)-0.865y(t-3)=u(t-1)+u(t-2)+u(t-3);傳遞函數(shù)形式：2010-02-2012控制理論與制導技術研究中心給定輸入信號：10階M序列。 輸入為為0.002秒的10階M序列(周期s)：圖5.10階M序列2010-02-2013控制理論與制導技術研究中心圖6.10階M序列局部放大圖2010-02-2014控制理論與制導技術研究中心系統(tǒng)的響應：圖7.系統(tǒng)對10階M序列的響應曲
5、線2010-02-2015控制理論與制導技術研究中心辨識過程：分別對應的辨識結果：給定階數(shù)3，3，1根據(jù)不受噪聲干擾時的數(shù)據(jù)辨識出來的結果：Discrete-timeIDPOLYmodel:A(q)y(t)=B(q)u(t)+e(t)A(q)=1-2.85q^-1+2.717q^-2-0.865q^-3B(q)=q^-1+q^-2+q^-3EstimatedusingARXfromdatasetmydataLossfunction6.25668e-024andFPE6.33214e-024Samp
6、linginterval:0.0022010-02-2016控制理論與制導技術研究中心問題：(1).輸入信號為什么要選M序列，正余弦函數(shù)行不行，階躍信號行不行？(2).預定的模型階次怎么確定？(3).具體的參數(shù)怎么確定？2010-02-2017控制理論與制導技術研究中心3.機理分析法+系統(tǒng)辨識法（工程常用，灰箱法）電機系統(tǒng)：2010-02-2018控制理論與制導技術研究中心圖8.電機系統(tǒng)示意圖2010-02-2019控制理論與制導技術研究中心圖9.電機系統(tǒng)的傳遞函數(shù)2010-02-2020控制理論
7、與制導技術研究中心二、系統(tǒng)辨識方法的基本分類1.參數(shù)辨識方法a.經典辨識方法※階躍響應法；脈沖響應法；頻域響應法；相關分析法；譜分析法。2010-02-2021控制理論與制導技術研究中心b.最小二乘類參數(shù)辨識方法※最小二乘一次性算法；最小二乘遞推算法增廣最小二乘算法；廣義最小二乘算法。c.極大似然法和預報誤差方法d.Bayes方法e.模型參考自適應方法2010-02-2022控制理論與制導技術研究中心2.結構辨識方法a.根據(jù)Hankel矩陣的秩估計模型的階次；※b.利用行列式比估計模型的階次；c.
8、利用殘差的方差估計模型的階次；d.利用Akaike準則估計模型的階次；e.利用最終預報誤差準則估計模型的階次。2010-02-2023控制理論與制導技術研究中心三、辨識的基本要素1.輸入輸出數(shù)據(jù)（辨識的基礎）必須包含有關系統(tǒng)特性的足夠信息時域的角度：信號變化劇烈，且呈現(xiàn)非周期性；頻域的角度：頻譜寬。2.模型類3.等價準則評判“辨識得到的模型”是否滿足“實際需要”的一個“準則”。辨識就是按照一定的準則從某一類模型中找出一個與輸入輸出數(shù)據(jù)擬合得最好的模型。2010-02-2024控制理
