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1、基于离散系统模型的系统辨识技术研究2011年5月1日第34卷第9期现代电子技术ModernElectronicsTechniqueMay2011Vo1.34No.9基于离散系统模型的系统辨识技术研究杨峰辉,孔令哲(中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065)摘要:系统传递函数是系统模型的数学形式,广泛地应用于自动控制领域.但由于通过数学建模的形式得到的系统传递函数多与实际情况不符,因此在多数工程中极少运用.通过已知输入信号与输出信号的采样结果,利用矩阵运算与系统辨识技术,客观地求出了系统真实的传递函数并
2、利用Matlab仿真对其进行了验证.经过大量的实践,该技术现已成功应用于实际工程之中.关键词:系统辨识;系统仿真;数字模型;矩阵运算中图分类号:TN911-34文献标识码:A文章编号:1004—373X(2O11)O9一O153一O3SystemIdentificationTechnologyBasedonDiscreteSystemModelYANGFeng—hui,KONGLing—zhe(NorthwestInstituteofElectronicEquipment,CETC,Xi'an710065,Chin
3、a)Abstract:Thesystemtransferfunctionisthemathematicalformofsystemmodel,whichiswidelyusedinthefieldofau—tomaticcontro1.However,thesystemtransferfunctionsgotbytheformofthemathematicalmodelingareinconsistentwiththeactualsituationinmostcases,SOtheyarerarelyusedinm
4、ostprojects.Withtheknowninputsignalandoutputsignalsamplingresults,thetruetransferfunctionofsystemisderivedobjectivelybyusingmatrixoperationsandsystemidentifica—tiontechnology,andverifiedbymeansofMatlabsimulation.IthasbeensuccessfullyappliedtOthepracticalengine
5、ering.Keywords:systemidentification;systemsimulation;digitalmodel;matrixoperation0引言系统是一个内涵十分丰富的概念,从广义上来讲,系统是指具有某些特定功能,相互联系,相互作用的元素的集合.系统的数字模型则是用抽象的数学方程描述系统内部物理变量之间的关系.通过对系统的数字模型的研究可以揭示系统的内在运动和系统的动态性能.对于一些简单的系统,可以通过基本定律如牛顿定律,基尔霍夫定律建立数字模型,这种建模方法通常称之为"机理建模法".而对于
6、很多系统,由于系统的复杂性,难于写出用数学表达式表示的数字模型,则必须利用实验方法获得实验数据,通过系统辨识技术建立数字模型.因为数字模型是系统仿真的研究依据,所以数字模型的准确性是十分重要的,这是难点,也是重点.凡是需要通过实验数据确定数学模型和估计参数的场合都要利用辨识技术,辨识技术已经推广到工程和非工程的许多领域.适应控制系统是辨识与控制相结合的一个范例,也是辨识在控制系统中的应用.1理论基础数字模型的基本形式多为传递函数形式,所谓传递收稿日期:201012—16函数是基于拉氏变换引入的描述线性定常系统或线性
7、元件的输入一输出关系的一种最常用的函数.传递函数全面反映线性定常系统或线性元件的内在固有特性.假设线性定常系统或元件在输入信号212()与输出信号z()间的内在特性可用线性常系数微分方程表示,在信号.(￡)与z.()的初始条件为零的条件下,通过拉氏变换则有式(1):G㈤一一警1)在初始条件为零时,线性定常系统或元件输出信号的拉氏变换式X(s)与其输入信号的拉氏变换式X(s)之比,称为该系统或元件的传递函数.通常记为G(s)一X2(s)/x1(s).离散系统的广泛应用形式是以数字计算机,特别是以微型数字计算机为控制器
8、的所谓数字控制系统.也就是说,数字控制系统是一种以数字计算机为控制器去控制具有连续工作状态的被控对象的闭环控制系统.因此,数字控制系统包括工作于离散状态下的数字计算机和工作于连续状态下的被控对象两大部分.数字控制系统的方框图如图1所示.当然,在输入与输出之间,可以建立一个基于"特殊傅里叶变化"的传递函数来仿真此过程,这个传递函数154现代电子技术2011年第
