《系统辨识》第1次课_第一章.pptVIP

1.2.4 系统辨识误差准则 误差准则通常被表示为误差的泛函 。 ε(k)为模型与实际系统的误差，可以是输出误差或输入 误差，也可以是广义误差。一般函数 f 取为误差平方： 输入误差： 输出误差： 本课程采用输出误差。 * 本次课内容总结 系统的概念 模型及数学模型的概念 系统辨识的定义与步骤 系统辨识的类型与误差准则 数据 ● 模型类 ● 准则 ● 第二章 系统辨识常用输入信号 第三章 系统的数学描述 第三章 经典辨识方法 第四章 最小二乘法辨识 RLC电路，弹簧-质量-阻尼器系统， * * 系统数学模型，系统结构 * * 系统辨识 System Identification 哈尔滨工业大学 控制与仿真中心 教学与考核方式 教学方式 总学时 32 授课学时 16 上机学时 16 考核方式 期末考试 60分 开卷 实验报告 40分 （4个） * 目的：掌握系统辨识的基本原理方法，提高解决问题能力和编程能力。 * 主要内容安排 第一章 绪论 第二章 系统辨识常用输入信号 第三章 系统数学描述及经典辨识法 第四章 最小二乘法辨识 第五章 极大似然估计与系统结构辨识 * 实验1 白噪声和M序列的产生 实验2 相关分析法辨识脉冲响应 实验3 最小二乘法的实现 实验4 递推最小二乘法的实现 * 1、《系统辨识理论及应用》，李彦俊、张科编著，国防工业出版社 ，2003年。 2、《系统辨识与自适应控制》，吴广玉等编著，哈尔滨工业大学出版社。 3、《过程辨识》，方崇智、萧德云著，清华大学出版社，1994年。 4、《控制系统计算机辅助设计——MATLAB语言及应用》，薛定宇著，清华大学出版社，2006年。 * 第一章 绪论 系统辨识是控制论的一个分支，系统辨识、状态估计、控制理论构成了现代控制论的三大支柱。 经典控制理论中蕴含着系统辨识：用试验法确定系统传递函数。20世纪60年代，系统辨识发展成现代控制论的一个活跃分支。 目前，系统辨识被推广至其他广泛领域，如气象学、生物学、生态学和社会经济学等。 概述 * 系统辨识的目的： 估计参数 预测 仿真 控制 系统辨识的应用范围越来越广，已成为各门学科数学建模的现代工程方法。特别是对于复杂系统仿真、分散控制、自适应控制等，系统辨识更是不可缺少的技术手段。 * 1.1 系统与模型 1.1.1 系统 在定义一个系统时，首先要确定系统的边界。边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以外的作用称为系统的输出。 系统是由相互联系、相互作用的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的总体。 边界 环境 系统 输入 输出 * 研究上述系统时，可分为三类问题： （1）系统的分析问题 （2）系统的控制问题 （3）系统的辨识问题 * 1.1.2 模型 为了研究、分析、设计和实现一个系统，需要进行试验。试验的方法基本上可分为两大类：一种是直接在真实系统上进行，另一种是先构造模型，通过对模型的试验来代替或部分代替对真实系统的试验。传统上大多采用第一种方法，随着科学技术的发展，尽管第一种方法在某些情况下仍然是必不可少的，但第二种方法日益成为人们更为常用的方法，主要原因在于： * (1)系统还处于设计阶段，真实的系统尚未建立，人们需要更准确地了解未来系统的性能，这只能通过对模型的试验来了解； (2)在真实系统上进行试验可能会引起系统破坏或发生故障，例如，对一个处于运行状态的化工系统或电力系统进行没有把握的试验将会冒巨大的风险，火箭系统、载人飞船、……； (3)需要进行多次试验时，难以保证每次试验的条件相同，因而无法准确判断试验结果的优劣； (4)真实试验时间太长、费用昂贵、舆论压力等。 * 模型的含义： 所谓模型（model）就是把关于实际系统的本质的部分信息缩减成有用的描述形式。 是分析系统和预报、控制系统行为特性的有力工具。 是根据使用目的对实际系统所作的一种近似描述。 模型的表现形式 ● (1)直觉模型：系统的特性储存在人的头脑中，靠人的直觉控制系统的变化。 (2) 物理模型：根据相似原理把实际系统加以缩小的复制品， 或是实际系统的一种物理模拟。 风洞模型 (3)图表模型：以图形或表格的形式来反映系统的特征。如控制理论学到的阶跃响应图、脉冲响应图、频率特性图等。它们都能表现出被控对象的特征。 (4) 数学模型：用数学结构的形式来反映实际系统的行为特征。如控制理论学到的