系統(tǒng)辨識(shí)工具箱

1、matlab中自帶了很多工具箱，因?yàn)檎n程要求要用到系統(tǒng)辨識(shí)工具箱，也就是SystemIdentification toolbox自己折騰了一段時(shí)間，算是勉強(qiáng)會(huì)用了，這里簡(jiǎn)單講解一下怎么使用非常簡(jiǎn)單OOOOOO三分鐘就可以入手了首相在工作空間中把你要辨識(shí)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，不會(huì)導(dǎo)入的話自己找本matlab書(shū)翻翻吧打開(kāi)系統(tǒng)辨識(shí)工具箱只有一個(gè)exit按鈕可用，狂暈首先點(diǎn)miport data F拉菜單，可以選時(shí)域或頻域的數(shù)據(jù)，按照自己需要選就好了，這里我 選的是時(shí)域會(huì)彈出一個(gè)import data的對(duì)話框，有個(gè)workspace variables,在這里填入你剛導(dǎo) 入的數(shù)據(jù)變量名卜.面是data uifo

2、rmation就是數(shù)據(jù)名，沒(méi)啥用，寫個(gè)你喜歡的就好，或者根本就不要管，starting tune起始時(shí)間，sampling interval采樣周期，按需求填就好了都填好了選import就可以了這時(shí)候在inipoit data卜拉菜單就有數(shù)據(jù)了，working data中也有 數(shù)據(jù)了，接著選preprocess也就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理了，注意預(yù)處理的對(duì)象是working data 中的數(shù)據(jù)，每進(jìn)行一種預(yù)處理在左邊的兩列就會(huì)有新的數(shù)據(jù)生成，這時(shí)只要將新的數(shù)據(jù)拖動(dòng), 移動(dòng)到working data的那個(gè)方框上，就可以將working data換成你所想處理的數(shù)據(jù)了，可以 這樣多次進(jìn)行處理，得到你最終

3、想用來(lái)辨識(shí)的數(shù)據(jù)和用于驗(yàn)證的數(shù)據(jù)（不需要的數(shù)據(jù)可以拖 到那個(gè)trash里面刪除，就是回收站了，也可以從回收站中找回的）接下來(lái)就是辨識(shí)了，首 先把辨識(shí)用的數(shù)據(jù)拖到working data那個(gè)方框，再把驗(yàn)證的數(shù)據(jù)拖到validation data那個(gè)方 框點(diǎn)下拉菜單estmiate,選你想要的模型，在彈出的對(duì)話框中設(shè)定參數(shù)后點(diǎn)estmiate,就有模 型生成了，在右邊的數(shù)據(jù)欄中；也就是model views中了，下面有很多可以選擇，每選一個(gè) 就可以生成一幅對(duì)應(yīng)的圖，是由用于驗(yàn)證的數(shù)據(jù)生成的只能看，卻不能知道模型的參數(shù)是多少。同樣的辦法把模型拖到to workspace那個(gè)方框，再去看workspa

4、ce,多的那個(gè)變量就是你所 辨識(shí)出的模型了各個(gè)views還有不少設(shè)置，一個(gè)個(gè)試試就知道了，在某個(gè)模型或某組數(shù)據(jù)上點(diǎn)一下，線變細(xì) 了就不會(huì)在圖中顯示出來(lái)了大體上就這么多了，剩下的一個(gè)一個(gè)試試就很容易上手了本文來(lái)自 CSDN 博客，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處： HYPERLINK /owldestinv/archive/2009,_12/06/495125_3_.aspx /owldestinv/archive/2009, 12/06/495125 3 .aspx（-）系統(tǒng)辨識(shí)簡(jiǎn)介:系統(tǒng)辨識(shí)是利用觀測(cè)到的系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)構(gòu)造系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法。系統(tǒng)辨識(shí)的內(nèi)容包 括：模型結(jié)構(gòu)的確定、參數(shù)估計(jì)、模型驗(yàn)證等。系統(tǒng)辨

5、識(shí)的一般步驟見(jiàn)圖-%圖-首先，我們通過(guò)設(shè)計(jì)試驗(yàn)來(lái)采集到包含系統(tǒng)特征的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。其次，確定待辨識(shí)的動(dòng)態(tài)模型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)可以歸結(jié)為確定系統(tǒng)的階數(shù)和輸出量對(duì)于輸入量 的滯后時(shí)間的問(wèn)題。接下來(lái)，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，當(dāng)己知或者假設(shè)模型結(jié)構(gòu)后，模型未知部分是動(dòng)態(tài)模型的參數(shù)，需 要根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)估計(jì)這些參數(shù)，所以稱為參數(shù)估計(jì)。參數(shù)估計(jì)是系統(tǒng)辨識(shí)的中心內(nèi)容。最后，進(jìn)行模型驗(yàn)證，驗(yàn)證辨識(shí)出的模型與實(shí)際過(guò)程的特性的一致性。最終模型應(yīng)當(dāng)是在滿 足精度的要求下，盡可能簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型。參數(shù)的估計(jì)問(wèn)題:圖二圖二簡(jiǎn)單的表示了一個(gè)系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中，u:表示系統(tǒng)的輸入，e表示外界的擾 動(dòng)，y是系統(tǒng)的輸出，G是系

6、統(tǒng)的傳遞函數(shù)，H為外界干擾的傳遞函數(shù)。上式只是簡(jiǎn)單的說(shuō) 明，實(shí)際上，系統(tǒng)有許多不同的數(shù)學(xué)模型，而不同的數(shù)學(xué)模型含有不同的參數(shù)。常見(jiàn)的數(shù)學(xué) 模型有：ARM模型（式1）, ARMAX模型（式2）, OE（Output-Enor）模型（式3 ）, ARX模 型（式4）, State-Space模型（式5）, BJ模型（Box-Jenkins）（式6）等，具體模型如下：（1）(2)(3)(4)(5)(6)其中，狀態(tài)空間模型即可表示為單輸入一單輸出模型，也可表示為多輸入一多輸出模型。柴油機(jī)模型簡(jiǎn)介11柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)為噴油泵一能功轉(zhuǎn)換一發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)形式。噴油泵是一個(gè)雙入單出環(huán)節(jié)。一方面, 當(dāng)供油齒條的位移變化

7、時(shí)，將帶動(dòng)柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整供油時(shí)間，使供油量發(fā)生變化；另一方面, 由于噴油泵自身的速度特性，轉(zhuǎn)速的變化也將引起供油量的變化。因此,噴油泵的傳遞函數(shù)可 描述為一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)一個(gè)積分環(huán)節(jié)式中,k 1為噴油泵系數(shù);t 1為噴油泵時(shí)間常數(shù)。能功轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)可描述為:G2(s)=k2,k2為油量轉(zhuǎn)換系數(shù)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)達(dá)朗 貝爾原理，傳遞函數(shù)可描述為一階慣性環(huán)節(jié)加一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)：式中,k3為發(fā)動(dòng)機(jī)系數(shù);丁 2為發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù);t 3為供油齒條至扭矩變化的滯后時(shí)間。于 是,柴油機(jī)的傳遞函數(shù)：式中,k p = k 1 k 2 k 3; s為拉普拉斯變換中的復(fù)變量。因此，可用三階等效線性模型代替柴油機(jī)

8、的高階真實(shí)模型。待辨識(shí)模型的差分方程有以下結(jié) 構(gòu)：式中，為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速；為柴油機(jī)的齒條位移：d=l時(shí)為系統(tǒng)滯后。MATLAB中辨識(shí)工具箱(6.5版為例)MATLAB為我們提供了系統(tǒng)辨識(shí)工具箱，使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，首先，我們?cè)贛ATLAB命令 窗I中輸入ident就可以打開(kāi)工具箱，界面如圖三圖三圖中，Data：我們要加載的數(shù)據(jù)，就是我們測(cè)量的輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)，加載后Data F方的空方 格就會(huì)顯示我們加載的輸入數(shù)據(jù)的圖標(biāo)；Time plot：導(dǎo)入數(shù)據(jù)之后，通過(guò)圖形方式畫(huà)出我們導(dǎo)入的數(shù)據(jù)；Time plot：對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)指定范圍以進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除：Operation：我們對(duì)所選的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作

9、，如濾波，信道的選擇等；Estmiate：參數(shù)估計(jì)，包括選擇模型及設(shè)置模型等；Model：從MATLAB X作空間導(dǎo)入模型：Models View：辨識(shí)出的系統(tǒng)的模型，利用同一組數(shù)據(jù)，我們可以進(jìn)行不同數(shù)學(xué)模型的辨識(shí), 以得到不同的數(shù)學(xué)模型；To Workspace為將得到的模型導(dǎo)入到MATLAB的工作空間：To LTI View為將得到的模型導(dǎo)入到LTI View,進(jìn)行觀察；Validation Data：為數(shù)據(jù)經(jīng)檢查后，有用的數(shù)據(jù)：Trash：在辨識(shí)過(guò)程中將不需要的數(shù)據(jù)刪除，類似“回收站”，以后需要的時(shí)候可以恢復(fù)；使用工具箱：1首先，將采集到的數(shù)據(jù)加載MATLAB的工作空間，2選擇Data在

10、下.拉菜單中，選擇Import將彈出對(duì)話框，如圖四，Input中填上我們導(dǎo)入到 MATLAB工作空間中的輸入數(shù)據(jù)的變量名,Output:中填上我們導(dǎo)入到MATLAB工作空間中 的輸出數(shù)據(jù)的變量名，Data name為將這些數(shù)據(jù)備份后的新的名稱，默認(rèn)為mydata,我們?cè)?辨識(shí)過(guò)程中使用這些數(shù)據(jù)，Starting time：開(kāi)始時(shí)|uj, Sampmterc：設(shè)置采樣間隔，設(shè)置完成 后，點(diǎn)擊impoil后關(guān)閉；3完成第二步之后，在Data View將會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)的圖標(biāo)，同時(shí)，下方的Tune plot、Time plot復(fù)選框變?yōu)榭捎?，我們選中后Tune plot,雙擊導(dǎo)入數(shù)據(jù)圖標(biāo)，將會(huì)畫(huà)出我們導(dǎo)入數(shù)據(jù)的 波形，以便我們處理數(shù)據(jù)；圖四4選擇Estimate,在下拉菜單中，選擇Parametic Models,出現(xiàn)圖五圖五在Stmcnire中選擇我們需要的模型結(jié)構(gòu),Orders里設(shè)置模型,Name為模型命名，設(shè)置完成后, 點(diǎn)擊Estunate進(jìn)行辨識(shí)：5檢查獲得模型，如果很好就停止，否則去第三步，重新設(shè)置模型，甚至重新選擇模型，進(jìn) 行辨識(shí)，有必要時(shí)，重新采集數(shù)據(jù)。柴油機(jī)