閉環(huán)子空間辨識及最優(yōu)測試信號設(shè)計.pdf

1、測試信號的設(shè)計和辨識算法的選擇是模型辨識成敗的關(guān)鍵因素，最優(yōu)測試信號設(shè)計的目的是使用最小的測試能量激勵出最大的系統(tǒng)信息，為辨識出準(zhǔn)確的過程模型奠定堅實的基礎(chǔ)。在獲取過程測試數(shù)據(jù)后，需要一個行之有效的辨識方法才能真正得到準(zhǔn)確的過程模型，子空間辨識方法以其結(jié)構(gòu)簡單，計算簡便，數(shù)值魯棒性高而廣受好評。本文的工作重點集中于閉環(huán)回路最優(yōu)測試信號設(shè)計和閉環(huán)子空間辨識方法研究。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.針對PID閉環(huán)回路進行了最優(yōu)測試信

2、號設(shè)計研究。在設(shè)定點上添加測試信號，保證系統(tǒng)安全與質(zhì)量穩(wěn)定。在頻域范圍內(nèi)構(gòu)造SDP優(yōu)化命題進行求解并將測試信號轉(zhuǎn)化為余弦信號疊加表達式。最后使用MonteCarlo仿真測試證明該測試信號在同等能量的前提下能比白噪聲測試信號和隨機二進制測試信號得到更好的模型。
　　2.結(jié)合核偏最小二乘方法提出一種新的閉環(huán)子空間辨識方法。該方法由于可以通過選擇隱含特征向量個數(shù)來降低求解維數(shù)，從而保證在外部激勵不夠充分的情況下也能得到較為準(zhǔn)確的模型。最

3、后通過MonteCarlo仿真測試證明在測試信號存在一定相關(guān)性時能得到更為準(zhǔn)確的模型。
　　3.對結(jié)合核偏最小二乘的閉環(huán)子空間方法進行性能分析，理論上證明在一定條件下該方法具有漸近無偏一致性。通過仿真發(fā)現(xiàn)其辨識效果在外部激勵充分的條件下與PEM一致。同時可以使用前面設(shè)計的最優(yōu)測試信號進行測試。
　　4.使用工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)對提出的閉環(huán)子空間辨識方法和PEM方法進行比較驗證，結(jié)果顯示在數(shù)據(jù)擬合上略優(yōu)于PEM方法，其能夠為模型預(yù)測控