[發明專利]一種空間耦合參數系統的參數辨識方法

有效

• 申請號: 201410175124.3
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103955133B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 黃攀峰;鹿振宇;劉正雄
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于系統參數辨識領域，具體涉及一種空間耦合參數系統的參數辨識方法。

背景技術

空間復雜系統中往往會包含較多的相同結構的單元，例如類人機器人腕用六維加速度傳感器和多臂空間機器人，這些構造單元可以視為一種包含耦合項的多輸入多輸出系統，這類系統被稱為空間耦合參數系統。如果對該系統直接進行參數辨識，則會涉及到大量復雜矩陣的求逆問題，同時該大系統中可能存在線性項和非線性項，而非線性項中又可能涉及多個狀態變量和參數變量，目前針對非線性系統一般采用參數化方法，但是該方法也會造成待辨識參數的維數和方法的計算量大大增加，如何將該系統分解成若干子系統，并控制子系統之間辨識參數的交互協調是目前系統參數辨識領域的熱點問題。

目前針對該類多輸入多輸出系統采用的最常用的兩種方法是遞階辨識和耦合辨識，該方法分別是丁峰等在1999年和2010年提出，并用以解決大系統結構復雜的參數耦合線性和非線性多變量系統等問題的辨識方法，遞階辨識方法是通過將一個辨識模型分解為多個維數較少，變量較少的子辨識模型，各個子辨識模型間存在耦合關聯項，即一個子模型包含其他一些子模型的未知變量，在對各子系統未知參數進行辨識時，包含在其他子系統中的未知參數則用前一時刻的估計值代替，從而保證每個子系統的辨識方法能夠實現。耦合辨識方法則是通過將一個辨識模型按照輸出的數目分解成多個子系統，每個子系統是一個多輸入單輸出系統，再對每個子系統的參數進行依次辨識，任一子系統的待辨識參數用其順序相鄰子系統的估計值代替，從而保證每個子系統的辨識方法能夠實現。但是現有技術中都是這兩種方法的單獨使用，沒有這兩種辨識方法如何結合從而增強系統參數辨識效果的方法。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種收斂速度較快，計算量小，辨識結果準確的空間耦合參數系統的參數辨識方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種空間耦合參數系統的參數辨識方法，包括如下步驟：步驟1，根據空間耦合參數系統的輸入輸出關系，建立包含耦合單元的多輸入多輸出空間復雜系統模型；步驟2，將步驟1中建立的空間復雜系統劃分為若干個具有耦合參數的子系統，每個子系統的線性部分和非線性部分的待辨識參數均相同；步驟3，將每個子系統劃分為線性子子系統和非線性子子系統，同一子系統下的線性子子系統和非線性子子系統之間利用兩階段遞階辨識對系統參數辨識，得到對應子系統的辨識結果；步驟4，按步驟2中空間復雜系統子系統的劃分順序，將每個子系統的辨識結果傳遞到下一子系統，并替換上一子系統的上一時刻的辨識結果；步驟5，重復步驟3和步驟4直到達到辨識要求，滿足終止條件后輸出得到辨識結果。

優選的，步驟1中所述的空間復雜系統模型為：

A(z)Y(t)＝B(z)U(t)+C(z)F(U(t))+v(t)???(1)

其中，Y(t)＝[y₁(t),y₂(t),…,y_m(t)]^T是系統輸出向量，U(t)＝[u₁(t),u₂(t),…,u_m(t)]^T是系統的輸入向量,F(U(t))表示輸入向量U(t)的非線性組合向量，z^-1為單位后移算子[z^-1y(t)＝y(t-1),zy(t)＝y(t+1)]，A(z)和B(z)是單位后移算子z^-1的常系數時不變多項式，C(z)為F(U(t))的系數矩陣，v(t)＝[v₁(t)?v₂(t)?…v_m(t)]^T是零均值白噪聲序列，t表示采樣時刻。

進一步，A(z)和B(z)表示為：