DMP第3章-系统(模型)辨识基础课件

第3章系统(模型)辨识基础《动态测量原理》第3章系统(模型)辨识基础《动态测量原理》1§3.1系统辨识的内涵系统辨识的基本方法和步骤第3章系统(模型)辨识基础系统辨识中常用的常用的误差准则系统辨识中常用的激励源(

输入信号）§3.2§3.3§3.4连续时间系统与离散时间系统的仿真关系(模型的仿真关系)§3.5§3.1系统辨识的内涵系统辨识的基本方法和步骤第3章系统2

辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。

辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统)本质特征的一种演算，并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。L.A.Zadeh定义(1962年)

P．Eykhoff定义(1974年)

L．Ljung定义(1978年)辨识有3个要素---数据、模型类和准则。§3.1系统辨识的内涵

辨识就是按照一个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合得最好的模型。辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模3实验辨识(建模)方法§3.2系统辨识的基本方法和步骤实验辨识(建模)方法§3.2系统辨识的基本方法和步骤4四个基本步骤：系统辨识的一般步骤①辨识实验设计：关键是辨识激励信号的设计；

辨识激励信号有三类：谐波激励，瞬态激励和随机激励四个基本步骤：系统辨识的一般步骤①辨识实验设计：关键是辨识5四个基本步骤：系统辨识的一般步骤②辨识实验实施：关键是有效防止各种噪声干扰；③模型辨识四个基本步骤：系统辨识的一般步骤②辨识实验实施：关键是有效6四个基本步骤：系统辨识的一般步骤④模型验证四个基本步骤：系统辨识的一般步骤④模型验证7§3.2系统辨识的基本方法和步骤§3.2系统辨识的基本方法和步骤8误差准则是用来衡量模型接近系统实验情况的标准。也称为等价准则、损失函数、准则函数、误差准则函数等。

系统辨识中常用的误差准则§3.3通常被表示为误差的泛函数，记作选择不同的误差淮则可导出不同的辨识算法，应用中用得最多的是平方函数，即

辨识有3个要素---数据、模型类和准则。辨识就是按照一个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合得最好的模型。误差准则是用来衡量模型接近系统实验情况的标准。系统辨识中常用9输出误差：

辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统)本质特征的一种演算，并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。

输出误差准则

广义误差准则

y(k)---实际系统的输出；ym(k)---模型的输出在更一般的条件下，误差可以定义为系统辨识中常用的误差准则§3.3式中称为广义模型，此误差称为广义误差。在广义误差中最常用的是方程式误差。输出误差：辨识问题可以归结为用一个模型来表示10当模型结构采用以下差分方程时系统辨识中常用的误差准则§3.3显然此误差准则函数关于模型参数空间是线性的，求它的最优解比较简单，因而许多辨识算法都采用了这种误差准则。误差准则函数为则方程误差为当模型结构采用以下差分方程时系统辨识中常用的误差准则§3111理想阶跃信号2带斜坡的阶跃信号半正弦信号3系统辨识中常用的激励源(

输入信号）§3.4白噪声与伪随机信号41理想阶跃信号2带斜坡的阶跃信号半正弦信号3系统辨识中常用12

理想阶跃信号：实际上阶跃信号具有上升空间成为带斜坡的阶跃

信号，数学上定义的阶跃信号上升空间为零，称为理想阶跃信号。理想阶跃信号的频谱：理想阶跃信号理想阶跃信号：实际上阶跃信号具有上升空间成为带斜坡13幅频：如图所示幅频：如图所示142带斜坡的阶跃信号带斜坡的阶跃信号2带斜坡的阶跃信号带斜坡的阶跃信号15DMP第3章_系统(模型)辨识基础课件16带斜坡阶跃信号的幅频谱带斜坡阶跃信号的幅频谱17DMP第3章_系统(模型)辨识基础课件183半正弦信号拉氏变换：半正弦信号3半正弦信号拉氏变换：半正弦信号19不同脉宽的半正弦信号幅频谱幅频谱：不同脉宽的半正弦信号幅频谱幅频谱：20归一化幅频谱：半正弦信号的归一化幅频谱归一化幅频谱：半正弦信号的归一化幅频谱21伪随机信号：伪随机信号是自相关函数和功率密度谱在一定条件下接近于白噪声的确定性、周期性的信号。伪随机信号：伪随机信号是自相关函数和功率密度谱在一定22Thankyou!Thankyou!23第3章系统(模型)辨识基础《动态测量原理》第3章系统(模型)辨识基础《动态测量原理》24§3.1系统辨识的内涵系统辨识的基本方法和步骤第3章系统(模型)辨识基础系统辨识中常用的常用的误差准则系统辨识中常用的激励源(

输入信号）§3.2§3.3§3.4连续时间系统与离散时间系统的仿真关系(模型的仿真关系)§3.5§3.1系统辨识的内涵系统辨识的基本方法和步骤第3章系统25

辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。

辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统)本质特征的一种演算，并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。L.A.Zadeh定义(1962年)

P．Eykhoff定义(1974年)

L．Ljung定义(1978年)辨识有3个要素---数据、模型类和准则。§3.1系统辨识的内涵

辨识就是按照一个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合得最好的模型。辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模26实验辨识(建模)方法§3.2系统辨识的基本方法和步骤实验辨识(建模)方法§3.2系统辨识的基本方法和步骤27四个基本步骤：系统辨识的一般步骤①辨识实验设计：关键是辨识激励信号的设计；

辨识激励信号有三类：谐波激励，瞬态激励和随机激励四个基本步骤：系统辨识的一般步骤①辨识实验设计：关键是辨识28四个基本步骤：系统辨识的一般步骤②辨识实验实施：关键是有效防止各种噪声干扰；③模型辨识四个基本步骤：系统辨识的一般步骤②辨识实验实施：关键是有效29四个基本步骤：系统辨识的一般步骤④模型验证四个基本步骤：系统辨识的一般步骤④模型验证30§3.2系统辨识的基本方法和步骤§3.2系统辨识的基本方法和步骤31误差准则是用来衡量模型接近系统实验情况的标准。也称为等价准则、损失函数、准则函数、误差准则函数等。

系统辨识中常用的误差准则§3.3通常被表示为误差的泛函数，记作选择不同的误差淮则可导出不同的辨识算法，应用中用得最多的是平方函数，即

辨识有3个要素---数据、模型类和准则。辨识就是按照一个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合得最好的模型。误差准则是用来衡量模型接近系统实验情况的标准。系统辨识中常用32输出误差：

辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统)本质特征的一种演算，并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。

输出误差准则

广义误差准则

y(k)---实际系统的输出；ym(k)---模型的输出在更一般的条件下，误差可以定义为系统辨识中常用的误差准则§3.3式中称为广义模型，此误差称为广义误差。在广义误差中最常用的是方程式误差。输出误差：辨识问题可以归结为用一个模型来表示33当模型结构采用以下差分方程时系统辨识中常用的误差准则§3.3显然此误差准则函数关于模型参数空间是线性的，求它的最优解比较简单，因而许多辨识算法都采用了这种误差准则。误差准则函数为则方程误差为当模型结构采用以下差分方程时系统辨识中常用的误差准则§3341理想阶跃信号2带斜坡的阶跃信号半正弦信号3系统辨识中常用的激励源(

输入信号）§3.4白噪声与伪随机信号41理想阶跃信号2带斜坡的阶跃信号半正弦信号3系统辨识中常用35

理想阶跃信号：实际上阶跃信号具有上升空间成为带斜坡的阶跃

信号，数学上定义的阶跃信号上升空间为零，称为理想阶跃信号。理想阶跃信号的频谱：理想阶跃信号理想阶跃信号：实际上阶跃信号具有上升空间成为带斜坡36幅频：如图所示幅频：如图所示372带斜坡的阶跃信号带斜坡的阶跃信号2带斜坡的阶跃信号带斜坡的阶跃信号38DMP第3章_系统(模型)辨识基础课件39带斜坡阶跃信号的幅频谱带斜坡阶跃信号的幅频谱40DMP第3章_系统(模型)辨识基础课件413半正弦信号拉氏变换