系统辨识的定义: 过程控制系统的两个基本问题问题 直接问 系统对象的数学模型和系系 System 统初始状态巳知,利用输统 analysis 题:信号求系统的输出响应分 析 逆 系统输入信号已 系 知,输出响应可 统 Sys tem 以观测,求系统辨 identification 题:」对象的数学模型 识 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回
2021/2/24 过程控制系统 过程控制系统的两个基本问题问题 系统对象的数学模型和系 统初始状态已知，利用输 入信号求系统的输出响应 直 接 问 题： 系 统 分 析 系统输入信号已 知，输出响应可 以观测，求系统 对象的数学模型 逆 问 题： 系 统 辨 识 System analysis System identification 上一页 下一页 返回 系统辨识的定义：
系统辨识的定义: 系统辨识:通过研究对象在认为输入作用下的输出响应或 正常运行时输入输出数据记录,加以必要的数 据处理与数学计算,估计出对象的数学模型 1956: Zadeh提出了“辨识”一词 1962年: Zadeh对“辨识”作出了如下定义:“系统辨识 是在对输入和输出观测的基础上,在指定的一类系统中,确 定一个与被识别的系统等价的系统 1978年瑞典著名学者L. Ljung给出了系统辨识的定义:“系 统辨识有三个要素:数据、模型类和准则,辨识就是按照 个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合的最好系统。” 2021/2/ 过程控制系统 上一页下一页 返回
2021/2/24 过程控制系统 系统辨识： 通过研究对象在认为输入作用下的输出响应或 正常运行时输入输出数据记录，加以必要的数 据处理与数学计算，估计出对象的数学模型。 1956：Zadeh 提出了“辨识”一词 1962年： Zadeh 对“辨识”作出了如下定义：“系统辨识 是在对输入和输出观测的基础上，在指定的一类系统中，确 定一个与被识别的系统等价的系统。 1978年瑞典著名学者L.Ljung给出了系统辨识的定义：“系 统辨识有三个要素：数据、模型类和准则，辨识就是按照一 个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合的最好系统。” 上一页 下一页 返回 系统辨识的定义：
系统辨识的定义: 系(数据:系统的输入输出数据 统 辨|模型类:模型的基本结构类型(线性、非线 识丿性、参数、非参数等)合模型结构参数 的 准则:评价模型与输入输出数据拟合程庋的 要(量度标准 素 被控对象 的输出 模型的输出 如离散系统的一个 2 常用的准则参数 min J(,ym)= ∑y n 连续系统的 准则参数 mIn J(,,)=D-ymi]=te(l 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回
2021/2/24 过程控制系统 数据：系统的输入输出数据 模型类：模型的基本结构类型（线性、非线 性、参数、非参数等）合模型结构参数 准则：评价模型与输入输出数据拟合程度的 量度标准。 如离散系统的一个 常用的准则参数 连续系统的 准则参数 2 2 1 min J ( y, y ) y y e N i m = i − mi = = 被控对象 的输出 模型的输出 2 2 min ( , ) ( ) − − = − = t t T t t T m i m i J y y y y e t 上一页 下一页 返回 系统辨识的定义： 系 统 辨 识 的 三 要 素
二:系统辨识的基本过程 根据系统建模的目的及验前知识 进行系统辨识实验设计 1)变量的选择 必须根据建模的目的,决定出与所研究的问题有关的哪 些变量,哪些是输入变量,哪些是输出变量, 输入变量:可由人们操纵测量 输出变量:能观测 2)输入信号的选择 保证在辨识时间内使对象的动态特性被持续激励, 从谱分析的角度就是要求输入信号的谱必须覆盖对 象的谱 2021/2/24 过程控制系统 上一页下一页 返回
2021/2/24 过程控制系统 二：系统辨识的基本过程 1：根据系统建模的目的及验前知识， 进行系统辨识实验设计 1）变量的选择 必须根据建模的目的，决定出与所研究的问题有关的哪 些变量，哪些是输入变量，哪些是输出变量。 输入变量：可由人们操纵测量 输出变量：能观测 2)输入信号的选择 保证在辨识时间内使对象的动态特性被持续激励， 从谱分析的角度就是要求输入信号的谱必须覆盖对 象的谱 上一页 下一页 返回
系统辨识的基本过程 2)输入信号的选择 输入信号的功率或幅度不宜过大→非线性工作区 输入信号的功率或幅度不宜过小一→辨识精度 输入信号对过程的净扰动要小,正负扰动机会均等 工程上容易实现,成本低 l()o(t)sn(t)方波随机信号 3)采样时间 满足采样定理≥2 与模型最终应用的采样时间尽可能保持一致,并且尽量考虑 辨识精度,控制方法的计算速度和执行机构、检测元件的响 应速度 2021/2/24 5-15过程控制系统 上一页下一页 返回
2021/2/24 过程控制系统 系统辨识的基本过程 2)输入信号的选择 •输入信号的功率或幅度不宜过大 非线性工作区 •输入信号的功率或幅度不宜过小 辨识精度 •输入信号对过程的净扰动要小，正负扰动机会均等 •工程上容易实现，成本低。 u(t) (t) sin(t) 方波 随机信号 3)采样时间 •满足采样定理 •与模型最终应用的采样时间尽可能保持一致，并且尽量考虑 辨识精度，控制方法的计算速度和执行机构、检测元件的响 应速度 f s 2 f 信 5−15 = Ts T 上一页 下一页 返回