[發明專利]一種針對帶擾動的非線性系統辨識方法

有效

• 申請號: 202010198543.4
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111427266B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊曉冬
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G06F17/11
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

1.一種針對帶擾動的非線性系統辨識方法，其特征在于包括以下步驟：

A、將待辨識的工業控制系統轉化為帶擾動的非線性系統模型，所述非線性系統由一個非線性環節和一個線性環節組成，即輸出誤差類型的哈默斯坦系統；設定初始值P(0)，u(k)＝0，p，γ₁和γ₂，收集系統輸入輸出數據u(k)和y(k)；

B、將上述帶擾動的非線性系統模型分解成兩個子模型：系統無噪聲輸出子模型和擾動子模型，構建系統輸出向量Y(p，k)、信息向量信息矩陣擾動向量

C、更新系統參數構建和更新參數令k＝k+1，返回步驟A，直到滿足截止條件其中δ為非負數，或者達到一定的采樣數量；

D、辨識所述工業控制系統的參數和擾動；

所述步驟A中，定義u(k)表示系統輸入，f(u(k))表示非線性環節函數，F(q^-1)表示線性環節函數，x(k)表示系統的無噪聲輸出，表示系統擾動，v(k)表示系統輸出噪聲，y(k)表示系統輸出，則帶擾動的非線性離散模型如下：

其中，

n_a和n_b為整數表示線性環節階次，z表示移位因子，即

定義系統模型的參數向量和信息向量如下：

其中，n_s＝n_a+n_b×n_c；

系統無噪聲輸出和系統輸出分別表示為，

所述步驟B中，系統無噪聲輸出子模型和擾動子模型表示為，

y₁(k)＝x(k)

系統輸出表示為，

y(k)＝y₁(k)+y₂(k)+v(k)，

預測誤差函數表示為，

定義預測誤差向量，

其中，p表示多新息長度，

定義信息矩陣、噪聲向量、擾動向量和系統輸出向量，

無噪聲輸出子模型向量、擾動子模型向量和系統輸出向量表示為，

Y₁(p，k)＝Φ(p，k)^Tθ(k)

Y(p，k)＝Y₁(p，k)+Y₂(p，k)+V(p，k)，

定義損失函數，

由于所述非線性系統分解成了兩個子模型，所以將損失函數進行更新，其中，γ₁∈(0，1]和γ₂∈(0，1]表示遺忘因子，表示Φ(p，i)的估計值，表示θ(k)的估計值，表示的估計值；

所述步驟C中，將損失函數更新為，

當計算E(p，k)時，利用上一次的估計值代替計算e₁(k)時，利用上一次的估計值代替建立輔助模型，利用輔助模型輸出代替未知變量x(k)，

對進行一階求導，

ψ_i(k)＝[f_i(u(k-1))，L，f_i(u(k-n_b))]

對進行一階求導，

其中，E(p，k)為多信息，為單信息。

2.根據權利要求1所述的針對帶擾動的非線性系統辨識方法，其特征在于：步驟C中，在更新損失函數前，對進行預處理，

其中，e為自然底數，F為預處理函數。