现代控制理论实验09

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1、杨晓丹 

2、 现代控制理论 

3、 2015年5月26日实验09页31目录一、实验内容及目的2二、实验方案内容21.水箱实验22.实验数据处理31）选取数据32）去初始值33）平滑化34）去零值35）去异常值33.系统一次辨识41）一阶有自衡对象辨识42）无自衡对象辨识53）高阶有衡对象辨识74）最小二乘法辨识85）递推最小二乘法辨识104.系统二次辨识121）穷举法132）随机法143）混沌法154）粒子群法16三、实验结果及分析191.试验数据处理192.系统一次辨识213.系统二次辨识231）穷举法232）随机法233）混沌法264）粒子群法284.结果

4、分析30页31四、实验中遇到的问题31一、实验内容及目的本次实验测试水箱特性。通过从一稳定状态到另一稳定状态得到水箱的阶跃响应曲线，通过阶跃响应曲线求出水箱的传递函数。通过本次试验掌握处理数据的方法和系统的辨识方法。二、实验方案内容1.水箱实验增压泵计算机HT上水箱下水箱电动阀1V11V10V4V5储水箱如图所示，将水箱开关V4调到合适位置，电动阀调到合适开度，等待一段时间后上水箱水位稳定。增大电动阀开度，不改变V4开度，等待一段时间后，上水箱水位稳定，记下电动阀开度和上水箱水位的数据。页312.实验数据处理将水箱实验中得到的数据按以下步骤处理，得到阶跃

5、响应曲线。1）选取数据测量的数据需要从一个稳态到达另一个稳态。通过观察输入U的曲线和输出Y的曲线，选择一段从一个稳态到达另一个稳态的数据。2）去初始值将输出曲线Y的值减去开始时稳态的值，既将曲线向下平移。3）平滑化输出信号中含有噪声，用五值一平均的方法把噪声去掉。Y(t)=[Y(t-2)+Y(t-1)+Y(t)+Y(t+1)+Y(t+2)]/5。4）去零值将曲线开始部分的0值去除，既曲线向左平移至坐标原点。5）去异常值用差分法检测异常值，若满足，则认为y(t+1)点为异常点，为分辨系数，越大越严格。Y(t+1)=2Y(t)-Y(t-1)。代码如下clc;

6、clearall;closeall;loadwtank;Y=y;sa=314;en=842;Y1(1:en-sa+1)=Y(sa:en);[lp,m]=size(Y1);页31iflp

7、plot(t,Y1);holdon;plot(t1,Y4);3.系统一次辨识系统的阶次和系统中的独立储能元件的个数有关。上水箱的储能元件个数为1，所以系统阶次应为一阶。水箱的出口流量变化大致为，。所以水箱应为一阶有自衡对象，传递函数应为。1）一阶有自衡对象辨识一阶有自衡对象的终值，时间T为0.632ys时对应的值。代码如下clc;clearall;closeall;loadwtankjy;页31Y1=Y;[lp,m]=size(Y1);iflp

8、=ys*0.632;fori=1:lperr(i)=(Y1(i)-ys)*(Y1(i)-ys);end[e,p]=min(err);T=p*dt;k=ys;2）无自衡对象辨识无自衡对象可近似看为，沿着渐近线做斜线，k为该斜线的斜率，n*T=Ota,,B点为y周上X0的位置。代码如下clc;clearall;closeall;loadsou3;Y1=Y;[lp,m]=size(Y1);ifm>lplp=m;endsum=0;fori=lp:-1:fix(lp*0.95)sum=sum+(Y1(i)-Y1(i-1))/dt;endk=sum/(lp-fix(

9、lp*0.95));oh=Y1(lp)-k*dt*lp;ota=-oh/k;T=ota;ta=fix(ota/dt);ob=Y1(ta+1);页31a=exp(-dt/T);b=1-a;y=0;y1=0;r=1;n=1;fori=1:lpy=a*y+k*b*r;y1=y1+y*dt;Y2(i)=y1;t(i)=i*dt;enderr=zeros(lp,1);fori=1:lperr(i)=abs(Y2(i)-Y(i));end[aerr]=max(err);ifaerr/k>0.5n=round(1/2/pi*(-oh/ob)*(-oh/ob)-1/6)

10、;ifn<1n=1;endT=ota/n;aa=exp(-dt/T);bb=1-