系统辨识与自适应控制.ppt

系统辨识与自适应控制

SystemIdentificationandAdaptiveControl

李爱莲

课程目的

o掌握“系统辨识与自适应控制”的概念；

o了解“系统辨识与自适应控制”应用场合、

必威体育精装版技术发展与实例；

o进行系统仿真与设计；

Ø课程讲述分为“绪论篇”、“系统辨识篇”

和“自适应控制篇”

教材teachingmaterials

o系统辨识与自适应控制杨承志重庆大

学出版社

o系统辨识与建模潘立登化学工业出

版社

o自适应控制吴士昌机械工业出版社

o自动控制原理邹伯敏机械工业出版社

o线性系统理论郑大钟清华大学出版社

o智能控制刘金琨电子工业出版社

绪论篇

Introduction

1绪论

o关于“系统辨识”；

o系统辨识的应用与发展；

o关于“自适应控制”；

o自适应控制系统的应用与发展；

关于系统辨识

什么是SI(SystemIdentification)?人们在生产

实践和科学实验中，对所研究的复杂对象通常要求通过

观测和计算来定量地判断其内在规律，那么就必须建立

所研究对象的数学模型（MathematicalModel），从

而进行分析、设计、预测、控制的决策。

建立数学模型的方法有分析法和实验法。实验法是

人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并

用适当的数学模型去逼近，称为SI。

不论是现代控制理论还是最优控制，都假设系统数

学模型已知，显然，对于自动控制系统的设计研究者来

说，建立对象的数学模型是不可少的。

关于系统辨识

例如：我们需要利用民航旅客数年份月的统计数据

建立的数学模型，来预测未来行为；利用股市行情近期

走势预测未来走势；在故障诊断方面，在生产过程中，

例如反应堆、大型化工和动力装置等，希望经常监视和

检测可能出现的故障，以便及时排除故障，这就意味着

必须不断地从过程中搜集信息，推断过程动态特性的变

化情况，进而根据特性的变化情况判断故障是否发生、

何时发生、故障大小、故障位置等。

关于系统辨识

有的系统的数学模型可用理论分析方法（解析法）推导出

来，例如飞行器运动的数学模型，一般可根据力学原理较准确

地推导出来。但是，当考虑飞行器运动模型的参数随飞行高度

和飞行速度变化时，为了实现对飞行器运动的自适应控制，就

要不断估计飞行器在飞行过程中的模型参数。

关于系统辨识

有些控制对象，如化学生产过程，由于其复杂性，很难用

理论分析方法推导数学模型。只能知道数学模型的一般形式及

其部分参数，有时甚至连数学模型的形式也不知道。因此提出

怎样确定系统的数学模型及其参数的问题，即所谓的系统辨识

问题。既然有的系统很难用理论分析方法推导出数学模型，只

有求助于试验方法。

关于系统辨识

在经典的控制理论中，为了确定闭环系统是否稳定，我们

就需要数学模型。可以①在已知系统微分方程的情况下，求取

闭环传递函数，求解闭环特征方程，判断根是否都具有负实部，

或利用劳斯判据（霍尔维茨判据），确定是否所有极点位于S平

面的左半平面；②获得开环系统传递函数，绘制根轨迹，确定

系统特征方程的根在S平面的分布情况；③在没有获得系统数学

模型的情况下，实验室的方法变得切实可行，利用开环系统的

对数幅频特性曲线（Bode图）或者奈奎斯特曲线（奈氏图），

判断闭环系统的稳定性。

关于系统辨识

写出最小相位系统开环传递函数的过程就是一个辨

识过程（是对数幅频渐近特性曲线绘制的逆问题）。

k

Gj



j1j1j

15

20lgGj16dB



20lgk20lg120lg16dB

求得k2

开环对数幅频特性

关于系统辨识

实际上，这个频率响应实验原理为：