工業(yè)時(shí)滯過(guò)程傳遞函數(shù)模型的抗擾辨識(shí).pdf

1、系統(tǒng)辨識(shí)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)建模、先進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及在線自整定優(yōu)化。在工業(yè)控制系統(tǒng)中采用的內(nèi)模控制方法、模型預(yù)測(cè)控制、Smith預(yù)估器等，都是基于過(guò)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)傳遞函數(shù)模型來(lái)設(shè)計(jì)控制器和整定系統(tǒng)性能參數(shù)。很多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中含有系統(tǒng)操作輸入時(shí)滯或輸出響應(yīng)時(shí)滯，對(duì)于日益廣泛采用的計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確估計(jì)出整數(shù)型時(shí)滯參數(shù)是有效辨識(shí)模型參數(shù)和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基本前提。此外，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程和辨識(shí)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)遇到未知?jiǎng)討B(tài)的負(fù)載干擾，采用

2、現(xiàn)有的基于無(wú)擾動(dòng)或白噪聲假設(shè)的辨識(shí)方法會(huì)造成不可忽略甚至較大的模型參數(shù)估計(jì)誤差。因此，針對(duì)工業(yè)時(shí)滯過(guò)程開(kāi)展抗擾辨識(shí)研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:
　　(1)辨識(shí)在有色噪聲干擾下的采樣時(shí)滯系統(tǒng)的輸出誤差模型(Output error model，縮寫OEM)。本文提出一個(gè)插值方法和一維搜索算法來(lái)估計(jì)時(shí)滯參數(shù)，從而解決了同時(shí)辨識(shí)整數(shù)型時(shí)滯和實(shí)數(shù)型傳遞函數(shù)模型參數(shù)這個(gè)具有非凸特性的混合整數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，并

3、且分別采用輔助變量法和輔助模型法來(lái)消除有色噪聲的影響，能實(shí)現(xiàn)OEM參數(shù)的一致估計(jì)。而且，基于隨機(jī)過(guò)程理論，對(duì)所提出的辨識(shí)方法給出了一致收斂性分析和證明。
　　(2)辨識(shí)在未知時(shí)變性負(fù)載干擾下的采樣時(shí)滯系統(tǒng)的OEM參數(shù)?？紤]把擾動(dòng)輸出響應(yīng)看作一個(gè)慢時(shí)變參數(shù)，將其連同系統(tǒng)模型參數(shù)一起進(jìn)行估計(jì)。引入自適應(yīng)遺忘因子，構(gòu)造矩陣遺忘因子來(lái)更新參數(shù)估計(jì)協(xié)方差矩陣，從而提高辨識(shí)算法對(duì)時(shí)變性擾動(dòng)響應(yīng)的跟蹤估計(jì)性能，以及對(duì)時(shí)不變系統(tǒng)模型參數(shù)估計(jì)的一致

4、收斂性。其中，整數(shù)型時(shí)滯參數(shù)采用一維搜索算法確定。同時(shí)，對(duì)所提出的辨識(shí)算法進(jìn)行了一致收斂性分析和證明。
　　(3)辨識(shí)在未知時(shí)變性負(fù)載干擾下的雙率采樣時(shí)滯系統(tǒng)的OEM參數(shù)。通過(guò)構(gòu)造輔助模型預(yù)估因雙率采樣而欠缺的輸出數(shù)據(jù)，將雙率辨識(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一采樣率框架下進(jìn)行研究。擾動(dòng)輸出響應(yīng)視為一個(gè)時(shí)變參數(shù)進(jìn)行估計(jì)?；诜蛛x策略，采用兩個(gè)遞推最小二乘方法，交替估計(jì)系統(tǒng)模型參數(shù)和擾動(dòng)參數(shù)。根據(jù)兩種參數(shù)的不同性質(zhì)來(lái)設(shè)置兩個(gè)自適應(yīng)遺忘因子，以提高辨識(shí)

5、算法對(duì)時(shí)不變系統(tǒng)模型參數(shù)的一致收斂估計(jì)和對(duì)時(shí)變性擾動(dòng)參數(shù)的跟蹤估計(jì)性能。對(duì)所提出的算法給出在時(shí)不變負(fù)載干擾下實(shí)現(xiàn)參數(shù)一致估計(jì)的充分條件。
　　(4)辨識(shí)在未知時(shí)變性負(fù)載干擾下的Hammerstein非線性時(shí)滯系統(tǒng)。采用過(guò)參數(shù)化方法和分離策略，建立雙遞推最小二乘法交替估計(jì)模型參數(shù)和時(shí)變性擾動(dòng)輸出響應(yīng)，而且應(yīng)用多新息策略擴(kuò)展辨識(shí)新息矩陣的維數(shù)，從而提高對(duì)時(shí)不變系統(tǒng)模型參數(shù)的估計(jì)精度。對(duì)于時(shí)變性擾動(dòng)輸出響應(yīng)，采用單新息進(jìn)行快速跟蹤估計(jì)。