基于子空间的系统辨识及其应用

发布时间：2020-11-18 00:37

　　 现代工业过程越来越复杂,控制要求越来越高。大多数控制方法都是基于过程数学模型的,然而由于过程的复杂性,其数学模型难以通过机理建模得到,因此越来越多的需求集中在通过辨识建模方法获得过程模型。对于多输入多输出的辨识建模,基于子空间方法的系统辨识在近二十年中得到极大的关注,也提出了不少的新问题。本文对于闭环子空间辨识,连续系统的子空间辨识,递归子空间辨识及子空间辨识在实际工业过程中的应用进行了研究。具体内容如下: 1.闭环辨识问题是子空间辨识中的一个难点。本文提出了基于正交分解和主元分析的闭环子空间辨识方法,并将该方法和其他文献中的基于主元分析的子空间辨识方法做比较,分析了其他文献中的辨识方法在闭环辨识中得到有偏估计的原因,最后提出了五种不同的辅助变量用于基于主元分析的闭环子空间辨识,并用数值例子对其在辨识中的效果进行比较。结果表明,当辅助变量包含更多的过去输入输出时,其辨识效果更好。 2.连续系统的含噪声变量模型和闭环子空间辨识问题还未得到更多的重视,其主要原因是由于离散子空间辨识本身对于含噪声变量模型和闭环系统还未完全解决。本文提出了基于线性滤波和主元分析的连续系统含噪声变量模型的子空间辨识方法,并且进一步的通过扩展前面章节的对闭环子空间辨识问题的探讨,将此辨识方法推广至连续系统的闭环辨识。数值例子和Benchmark模型的仿真表明了所提出的方法具有很好的辨识效果。 3.闭环系统的递归子空间辨识方法的研究很少,原因是很多闭环子空间辨识算法不适应于递归计算。本文提出了基于高阶自回归模型的递归子空间辨识方法,通过高阶自回归模型解决了闭环问题,并且将奇异值分解的递归更新问题转化成子空间跟踪问题。数值仿真证明该方法不仅可以对时不变系统进行递归辨识,而且在跟踪慢时变系统参数变化的方面具有良好的性能。 4.介绍高炉煤气余热余压发电系统。高炉煤气顶压的高精度控制是成功实施高炉煤气余热余压发电的关键,这也就需要精确的过程模型。然而由于其过程的复杂性,很难通过机理建立过程的动态模型。因此,将子空间辨识方法应用于高炉煤气余热余压发电系统,建立以高炉顶压为输出的状态空间方程,对于设计高精度的控制方法具有重要的意义。结果表明了该模型的有效性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：N945.14
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 子空间辨识研究现状
    1.3 研究内容
2 经典子空间辨识
    2.1 引言
    2.2 预备知识
    2.3 状态空间方程辨识问题的描述
        2.3.1 过程形式
        2.3.2 新息形式
    2.4 子空间辨识方法
        2.4.1 N4SID
        2.4.2 MOESP
        2.4.3 CVA
        2.4.4 统一框架
    2.5 本章小结
3 基于正交分解和主元分析的闭环子空间辨识
    3.1 引言
    3.2 闭环辨识问题
    3.3 算法描述
        3.3.1 闭环系统的正交分解实现理论
        3.3.2 辨识算法
    3.4 算法分析
    3.5 数值仿真
    3.6 本章小结
4 基于GPMF的连续系统子空间辨识
    4.1 引言
    4.2 连续辨识问题
    4.3 EIV连续系统的子空间系统辨识
    4.4 连续系统的闭环子空间系统辨识
    4.5 仿真
    4.6 本章小结
5 基于HOARX的递归子空间辨识
    5.1 引言
    5.2 递归子空间算法概述
    5.3 基于HOARX的递归子空间算法
    5.4 数值仿真
    5.5 本章小结
6 工业实例
    6.1 TRT系统简介
    6.2 TRT的连续模型辨识
    6.3 本章小结
7 总结与展望
参考文献
博士研究生期间发表的论文
博士研究生期间参加的科研项目和成果

【引证文献】

相关期刊论文 前2条

1 吴桐;赵健康;杨磊;;四旋翼无人机的系统模型与辨识[J];计算机仿真;2012年08期

2 林远宗;余楚中;;一种子空间辨识的广义预测控制算法[J];微型机与应用;2011年19期

相关硕士学位论文 前3条

1 罗小锁;基于子空间辨识的预测控制方法研究[D];重庆大学;2011年

2 宋振国;燃煤锅炉分布控制实现及其仿真平台开发[D];北京化工大学;2011年

3 吴桐;基于子空间的小型无人旋翼机的系统辨识研究[D];上海交通大学;2011年

本文编号：2888115