[發(fā)明專利]一種子空間系統(tǒng)辨識(shí)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110561327.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN113110068B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏元清;高潤(rùn)澤;詹玉峰;翟弟華;戴荔;孫中奇;張金會(huì);閆莉萍;劉坤;郭澤華;崔冰;鄒偉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽(yáng)陽(yáng)

本發(fā)明涉及一種子空間系統(tǒng)辨識(shí)方法系統(tǒng)，該方法包括：初始化四組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣，將第一輸入數(shù)據(jù)矩陣和第一輸出數(shù)據(jù)矩陣合并得第一中間變量矩陣；將第三輸入數(shù)據(jù)矩陣和第三輸出數(shù)據(jù)矩陣合并得第二中間變量矩陣；獲得第二輸出數(shù)據(jù)矩陣的行空間沿著第二輸入數(shù)據(jù)矩陣的行空間投向第一中間變量矩陣的行空間的第一投影；獲得第四輸出數(shù)據(jù)矩陣的行空間沿著第四輸入數(shù)據(jù)矩陣的行空間投向第二中間變量矩陣的行空間的第二投影；將第一投影劃分列塊并進(jìn)行奇異值分解；將第一奇異值分解結(jié)果進(jìn)行聚合；對(duì)聚合結(jié)果進(jìn)行奇異值分解獲得第二奇異值分解結(jié)果；對(duì)第二奇異值分解結(jié)果、第一投影和第二投影進(jìn)行聚合獲得系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。本發(fā)明提高了處理速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種子空間系統(tǒng)辨識(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

系統(tǒng)辨識(shí)是利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的過程，建立的模型可用于系統(tǒng)分析、性能監(jiān)控與診斷、預(yù)測(cè)、優(yōu)化、以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制。其中，子空間系統(tǒng)辨識(shí)綜合系統(tǒng)理論、線性代數(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等方面思想，直接利用測(cè)量輸入輸出數(shù)據(jù)辨識(shí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。相對(duì)其他系統(tǒng)辨識(shí)方法，子空間系統(tǒng)辨識(shí)具備如下優(yōu)點(diǎn)：不需要參數(shù)化、不需要迭代優(yōu)化、算法僅依賴于奇異值分解等簡(jiǎn)單可靠的線性代數(shù)工具、直接估計(jì)狀態(tài)空間模型。然而，目前子空間系統(tǒng)辨識(shí)直接基于大量數(shù)據(jù)，計(jì)算速度因此受到制約，不適合處理大規(guī)模或者有實(shí)時(shí)性約束條件的辨識(shí)任務(wù)。工作流則是云計(jì)算中的重要信息處理方式，將科學(xué)計(jì)算任務(wù)拆解為具有前后依賴關(guān)系的有向無(wú)環(huán)圖(Directed Acyclic Graph,DAG)結(jié)構(gòu)，其中工作流節(jié)點(diǎn)代表粒度較小的子任務(wù)，邊代表子任務(wù)間依賴關(guān)系。將各子任務(wù)按資源需求分配到云資源池的分布式計(jì)算節(jié)點(diǎn)中，從而提升科學(xué)計(jì)算任務(wù)的處理效率。當(dāng)前的子空間系統(tǒng)辨識(shí)研究只考慮改進(jìn)算法結(jié)構(gòu)，提升算法性能，而處理速度還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種子空間系統(tǒng)辨識(shí)方法及系統(tǒng)，提高了處理速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種子空間系統(tǒng)辨識(shí)方法，包括：

采集被控系統(tǒng)的歷史輸入數(shù)據(jù)和歷史輸出數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述歷史輸入數(shù)據(jù)和所述歷史輸出數(shù)據(jù)，初始化四組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣，第一組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣為第一輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和第一輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣，第二組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣為第二輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和第二輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣，第三組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣為第三輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和第三輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣，第四組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣為第四輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和第四輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣；第一組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)是第二組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)的早期數(shù)據(jù)，第三組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)是第四組輸入輸出數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)的早期數(shù)據(jù)；

將所述第一輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和所述第一輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣合并，獲得第一中間變量矩陣；

將所述第三輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣和所述第三輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣合并，獲得第二中間變量矩陣；

獲得所述第二輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣的行空間沿著所述第二輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣的行空間投向所述第一中間變量矩陣的行空間的投影，定義為第一投影；

獲得所述第四輸出數(shù)據(jù)Hankel矩陣的行空間沿著所述第四輸入數(shù)據(jù)Hankel矩陣的行空間投向所述第二中間變量矩陣的行空間的投影，定義為第二投影；

將所述第一投影按列分為col個(gè)矩陣塊；col為偶數(shù)；

基于奇異值分解方法，對(duì)col個(gè)矩陣塊按順序進(jìn)行處理，獲得多個(gè)第一奇異值分解結(jié)果；

將獲得的多個(gè)第一奇異值分解結(jié)果中每?jī)蓚€(gè)第一奇異值分解結(jié)果為一組進(jìn)行聚合；

判斷獲得的聚合結(jié)果數(shù)量是否為1；

若獲得的聚合結(jié)果數(shù)量為1，則輸出聚合結(jié)果；