計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)(8)

《計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)(8)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第六章??????系統(tǒng)辨識SystemIdentification§6.1概述系統(tǒng)辨識：就是根據(jù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)據(jù)來估計(jì)它的數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)辨識三要素：1.數(shù)據(jù)：輸入輸出數(shù)據(jù)組（去趨勢項(xiàng)、濾波）2.模型：參數(shù)模型——差分方程、狀態(tài)方程非參數(shù)模型——頻率響應(yīng)、脈沖響應(yīng)、傳遞函數(shù)3.準(zhǔn)則：誤差準(zhǔn)則、估計(jì)精度系統(tǒng)辨識步驟：1.數(shù)據(jù)預(yù)處理2.選擇系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)3.估計(jì)系統(tǒng)模型（系統(tǒng)辨識）4.驗(yàn)證或檢驗(yàn)系統(tǒng)辨識方法：最小二乘法LS（LeastSquares）輔助變量法IV最大似然法：最大熵原理§6.2數(shù)據(jù)處理6.2.1去除趨勢項(xiàng)處理1.系統(tǒng)建模對輸入輸出數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征（均值、均方值、方差、協(xié)方差

2、）與統(tǒng)計(jì)時(shí)間起點(diǎn)無關(guān)，即必須是平穩(wěn)的隨機(jī)過程，正態(tài)，零均值。由于測量所得隨機(jī)時(shí)間序列包含趨勢項(xiàng)：均值不為零且隨時(shí)間變化而變化。因此，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，把序列變?yōu)榫禐榱愕钠椒€(wěn)隨機(jī)序列。2.MATLAB數(shù)據(jù)處理函數(shù)ZD＝dtrend（z，opt，breakpoint）z——數(shù)據(jù)（列向量格式）o——選擇項(xiàng)：0——去除非零均值1——去除線性趨勢項(xiàng)【例6.1】某正弦信號y＝0.5+sin(10*pi*t)，試用函數(shù)dtrend對信號進(jìn)行處理?！窘狻縯=0:0.01:1;f=5;y=sin(2*pi*f*t)+0.5;z2=dtrend(y’);％列向量plot(t,y,’b’,t,z2,’r’)y

3、—處理前信號z2—處理后信號圖6.1信號去趨勢項(xiàng)處理6.2.2數(shù)字濾波一般測量信號數(shù)據(jù)都通常帶有高頻干擾，來自外部或電路本身，因此要濾波。濾波的目的是要除去信號中無用部分（通常是高頻干擾部分），保留信號有用部分，因此要用低通濾波器。1.濾波器有Butterworth低通濾波器，其濾波器平方幅頻響應(yīng)函數(shù)式中，N為Butterworth濾波器階次，wc為截止頻率2.MATLAB的標(biāo)準(zhǔn)化頻率(歸一化頻率)定義(1)數(shù)字化后系統(tǒng)有采樣頻率。采樣頻率的一半為Nyquist頻率。如：Fs=1000HzNyquist頻率＝500標(biāo)準(zhǔn)化頻率＝1(2)標(biāo)準(zhǔn)化頻率(歸一化頻率)(<=1)=實(shí)際頻率/Nyquist

4、頻率如300Hz300/500=0.6信號濾波函數(shù)：idfiltZf＝idfilt(z,N,wc)z=[yu]——數(shù)據(jù)N——濾波器的階wc——標(biāo)準(zhǔn)化頻率，Nyqusit頻率【例6.2】采樣頻率為100Hz的信號，由頻率f1＝3Hz，f2＝40Hz的正弦組成，濾去40Hz信號。編程:%MATLABPROGRAMFsamp==100;f1=3;f2=40;t=0:1/Fsamp:1;Y1=sin(2*pi*f1*t);Y2=sin(2*pi*f2*t);Zf=idfilt((y1+y2)’,2,0.3)y1—3Hz正弦信號;y—3Hz和40Hz混合正弦信號;zf—濾波處理后信號圖6.2信號濾波6.

5、2.3系統(tǒng)辨識信號產(chǎn)生U=idinput(N,Type,Band,Levels)N——信號長度Type——信號類型‘RGS’：隨機(jī)高斯信號（白噪聲）‘RBS’：隨機(jī)二元序列‘PRBS’：偽隨機(jī)二元序列信號‘SINC’：掃描正弦信號Band——定義頻帶寬Level——定義信號幅值6.3.1概述在經(jīng)典的自動(dòng)控制理論中，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的特性常用系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)g(t)、頻率特性函數(shù)G(j?)或傳遞函數(shù)G(s)來表示。這些函數(shù)式常稱為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的非參數(shù)模型。這里介紹一種主要的系統(tǒng)非參數(shù)模型的估計(jì)方法及其MATLAB實(shí)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)傳遞函數(shù)估計(jì)§6.3系統(tǒng)非參數(shù)模型估計(jì)6.3.3實(shí)驗(yàn)傳遞函數(shù)估計(jì)在線性系統(tǒng)理論中，我

6、們熟知，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)g(t)和它的傳遞函數(shù)G(s)或者頻率響應(yīng)函數(shù)G(j?)之間存在互為傅氐變換關(guān)系，據(jù)此可以推導(dǎo)出下式：式中，Suy(?)為系統(tǒng)輸入輸出互譜密度函數(shù)；Suu(?)為輸入自譜密度函數(shù)。MATLAB系統(tǒng)辨識工具箱中，函數(shù)ETFE用于根據(jù)系統(tǒng)輸出輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)系統(tǒng)頻率響應(yīng)并繪制頻譜圖，其調(diào)用方式為其中，Z為輸出輸入數(shù)據(jù)[y,u]或單個(gè)時(shí)間序列y；G為標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)函數(shù)，對于[y，u]數(shù)組，G是用輸出傅氐變換與輸入傅氐變換之比求得的。M表示粗頻估計(jì)基礎(chǔ)上執(zhí)行光滑運(yùn)算。用函數(shù)ETFE辨識的系統(tǒng)傳遞函數(shù)可用BODEPLOT繪制Bode圖，如bodeplot(etfe(Z))[例

7、6.6]繪出例6.5的測試數(shù)據(jù)組dryer2的頻率特性估計(jì)。loaddryer2%調(diào)入數(shù)據(jù)文件dryer2z2=[y2(1:300)u2(1:300)];z2=dtrend(z2);%去除趨勢項(xiàng)disp('FrequencyResponse')figure(1)G=etfe(z2,32)%求頻率特性，32表示對數(shù)據(jù)平滑處理，處理頻率為1/32bodeplot(G)%繪制頻率響應(yīng)圖§6.4系統(tǒng)參數(shù)模