基于辅助模型正交匹配追踪的多输入系统迭代辨识算法

针对含有未知时滞的多输入输出误差系统的时滞与参数辨识问题,提出一种基于辅助模型的正交匹配追踪迭代算法.首先,由于各输入通道的时滞未知,通过设定输入回归长度,对系统模型进行过参数化,得到一个高维的辨识模型,且辨识模型中参数向量为稀疏向量;然后,基于辅助模型思想和正交匹配追踪算法,在每次迭代过程中,对参数向量和辅助模型的输出进行交互估计,即利用正交匹配追踪算法获得参数向量的估计,再利用参数估计值计算辅助模型的输出,并用辅助模型的输出值代替信息向量中的不可测信息项以更新参数估计;最后,根据参数向量的稀疏特征,获得系统的时滞估计.所提出算法可以利用少量的采样数据信息同时获得系统参数和时滞的估计值.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

MISO 系统基于正交匹配追踪算法的参数与时滞联合估计

在有限采样情况下, 研究具有时滞的多输入单输出受控自回归系统的参数辨识和时滞估计问题. 当采样次数少于未知变量数时, 描述系统的方程组是欠定的, 对其目标函数求解是NP-hard 问题, 传统方法无法有效辨识出系统参数. 受压缩感知理论的启发, 基于参数向量所具有的稀疏特性, 提出一种新的阈值正交匹配追踪算法辨识系统的参数和时滞. 仿真实验表明, 所提出的算法能在少量采样时有效地辨识系统参数、估计未知时滞, 同时验证了算法的有效性.

     

基于Householder变换的贪婪正交最小二乘辨识算法

针对含有未知时滞的多输入受控自回归系统模型的时滞与参数辨识问题,基于Householder变换探讨一种贪婪正交最小二乘辨识算法.首先,由于各输入通道的时滞未知,通过设置输入数据回归长度对系统模型进行过参数化,得到一个含有稀疏参数向量的高维辨识模型;其次,为了避免最小二乘算法中对高维协方差矩阵的求逆运算,利用Householder变换对信息矩阵进行正交分解,推导基于Householder变换的正交最小二乘算法;然后,为了提高辨识效率,降低辨识成本,推导基于Householder变换的贪婪准则,进而得到基于Householder变换的贪婪正交最小二乘辨识算法,该算法能够在少量采样数据的条件下获得稀疏参数向量的估计值;最后,根据估计的稀疏参数向量的结构得到系统时滞估计.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

MISO-FIR系统的梯度追踪辨识算法

针对含有未知时滞的多输入单输出有限脉冲响应系统,根据系统参数化后具有的稀疏特性,基于压缩感知原理,将匹配追踪方法和梯度搜索原理相结合,在有限采样数据下,提出了可以同时估计系统参数和时滞的梯度追踪算法．该算法同正交匹配追踪算法相比,梯度追踪算法具有较小的计算量．最后通过仿真验证了算法的有效性．     

基于辅助变量的闭环系统子空间辨识

提出一种基于辅助变量的子空间辨识方法,适用于控制器信息未知以及参考输入已知的闭环系统参数辨识.通过将输入-输出数据块正交投影到辅助变量的行空间,直接得到扩展观测矩阵垂空间的估计.由此可从闭环系统中提取出对象模型信息,同时由SVD分解得到扩展观测矩阵与下三角Toeplitz矩阵的估计.给出了系统参数矩阵、噪声矩阵的计算方法.将所提出的子空间辨识方法应用于闭环动态的系统参数估计,其结果表明了该方法的有效性.     

应用最小二乘法辨识闭环系统

研究了有色噪声扰动下闭环系统参数的无偏估计问题.基于偏差补偿最小二乘辨识方法,提出了一种用于闭环辨识的偏差补偿最小二乘法.这种方法不需要对噪声建模,即可获得闭环系统前向通道和反馈通道传递函数中参数的渐近无偏估计.     

多输入C-ARMA系统参数和时延的梯度追踪辨识算法

考虑含有输入时延的多输入单输出受控滑动平均自回归系统模型的参数和时延估计问题.参数化后的系统模型具有稀疏特性,受递阶辨识原理和压缩感知理论的启发,结合梯度搜索原理和匹配追踪思想提出针对该模型的梯度追踪迭代辨识算法.相比正交匹配追踪迭代算法,所提出的算法计算量较小且具有较高的辨识效率.最后通过数值仿真实例验证所提出算法的有效性.     

基于辅助变量的闭环系统子空间辨识

提出一种基于辅助变量的子空间辨识方法,适用于控制器信息未知以及参考输入已知的闭环系统参数辨识.通过将输入-输出数据块正交投影到辅助变量的行空间,直接得到扩展观测矩阵垂空间的估计.由此可从闭环系统中提取出对象模型信息,同时由SVD分解得到扩展观测矩阵与下三角Toeplitz矩阵的估计.给出了系统参数矩阵,噪声矩阵的计算方法.将所提出的子空间辨识方法应用于闭环动态的系统参数估计,其结果表明了该方法的有效性.

     

非均匀采样数据系统的一种辨识方法

阐述了非均匀采样方案,推导了非均匀多率采样系统的状态空间模型,进一步获得了对应的传递函数模型.为解决辨识模型信息向量中存在未知变量的问题,使用辅助模型技术,用辅助模型的输出代替系统的未知变量,进而提出了非均匀采样数据系统的辅助模型随机梯度辨识算法.为了提高算法收敛速度和改善参数估计精度,在算法中引入遗忘因子,给出了相应的辅助模型带遗忘因子随机梯度算法.仿真结果表明,引入遗忘因子后,算法的收敛速度加快,参数估计精度提高.     

闭环系统辨识的偏差最小二乘法

研究有色噪声扰动下反馈未知的闭环系统的无偏辨识问题,提出了一种偏差补偿最小二乘法.应用这种方法,在噪声未建模的情况下,即可获得前向通道中对象模型和反馈通道中控制器模型参数的渐近无偏估计.     

An Internal-Model Controller for a Class of Single-Input Single-Output Nonlinear Systems: Stability and Robustness

A controller design procedure for a class of nonlinear systems is presented. The structure of the control system corresponds to the so-called internal-model controller that, for linear systems, has exhibited good performance and stability robustness with respect to disturbances and to uncertainty in the plant parameters. The systems involved are single-input single-output and fully linearizable by coordinates transformation and state feedback. It is shown that the plant output converges to a constant reference, even under the presence of constant disturbances and parameter uncertainties, provided the closed-loop system has an asymptotically stable equilibrium point placed anywhere. This scheme does not need an explicit design of a nonlinear observer; instead, it uses the state of a plant model. A conservative stability robustness margin is estimated by applying standard results of Lyapunov theory.     

不确定时滞系统无记忆鲁棒镇定控制

本文研究了一类状态和控制同时存在滞后的线性时变不确定时滞系统的鲁棒镇定控制问题，针对所有容许的时变未知且有界的不确定性，得到了确保闭环系统二次稳定的充分条件。文中进一步把不确定时滞系统的二次镇定控制器设计问题等价为线性时不变系统的状态反馈标准Ｈ∞控制问题，并由此得到鲁棒镇定控制器综合设计方法。     

基于观测器的一类连续非线性系统的采样控制

首先使用反演方法分别设计了系统的连续时间状态反馈控制器、连续时间观测器和基于连续时间观测器的连续时间控制器. 接下来, 利用零阶保持法对连续时间状态反馈控制器进行离散化, 获得了状态反馈采样控制器; 利用零阶保持法对基于连续时间观测器 的连续时间控制器离散化, 获得了基于连续时间观测器的采样控制器; 利用Euler法对连续时间观测器离散化, 同时利用零阶保持法对控制器离散化, 从而获得了采样观测器和基于采样观测器的采样控制器. 本文论证了上述状态反馈采样控制器和基于连续时间观测器的采样控制器可以保证闭环系统渐近稳定, 而基于采样观测器的采样控制器可以保证被控对象的状态是有界的, 其最终边界依赖于设计参数与采样周期. 最后, 通过选择适当的采样周期, 完成了闭环采样控制系统的设计. 一个船舶航向控制的例子表明应用本文 所提方法设计出的三种采样控制器具有良好的控制效果.     

一类不确定动态时滞系统的无记忆鲁棒镇定控制

针对状态和控制均存在滞后,同时具有未知且有界的一类时变不确定线性时滞系统,提出了一种无记忆鲁棒镇定控制器设计算法.给出了闭环系统二次稳定的充分条件,并利用一等价线性时不变系统的H∞标准问题综合方法来构造出所需的线性状态反馈控制律,即可通过求解一代数Riccati型方程来求得控制律静态增益阵,从而保证了解的存在性和可解性.     

Delay-dependent guaranteed cost control for T-S fuzzy systems with time delays

This study introduces a guaranteed cost control method for nonlinear systems with time-delays which can be represented by Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy models with time-delays. The state feedback and generalized dynamic output feedback approaches are considered. The generalized dynamic output feedback controller is presented by a new fuzzy controller architecture which is of dual indexed rule base. It considers both the dynamic part and the output part of T-S fuzzy model which guarantees that the controller without any delay information can stabilize time-delay T-S fuzzy systems. Based on delay-dependent Lyapunov functional approach, some sufficient conditions for the existence of state feedback controller are provided via parallel distributed compensation (PDC) first. Second, the corresponding conditions are extended into the generalized dynamic output feedback closed-loop system via so-called generalized PDC technique. The upper bound of time-delay can be obtained using convex optimization such that the system can be stabilized for all time-delays whose sizes are not larger than the bound. The minimizing method is also proposed to search the suboptimal upper bound of guaranteed cost function. The effectiveness of the proposed method can be shown by the simulation examples.     

网络控制系统的时延相关状态反馈控制器设计

研究了具有时延、丢包和数据包时序错乱的网络控制系统镇定问题.为了有效提高系统的控制性能,本文根据网络控制系统的特点提出一种时延相关状态反馈控制方法,并将闭环网络控制系统建模为离散时间切换模型.在此基础上,通过构造依赖于参数的Lyapunov函数给出了闭环网络控制系统的稳定条件和镇定控制器设计方法.仿真结果和实验结果表明所提方法的有效性和可用性.     

A note on control of a class of discrete-time stochastic systems with distributed delays and nonlinear disturbances

This paper is concerned with the state feedback control problem for a class of discrete-time stochastic systems involving sector nonlinearities and mixed time-delays. The mixed time-delays comprise both discrete and distributed delays, and the sector nonlinearities appear in the system states and all delayed states. The distributed time-delays in the discrete-time domain are first defined and then a special matrix inequality is developed to handle the distributed time-delays within an algebraic framework. An effective linear matrix inequality (LMI) approach is proposed to design the state feedback controllers such that, for all admissible nonlinearities and time-delays, the overall closed-loop system is asymptotically stable in the mean square sense. Sufficient conditions are established for the nonlinear stochastic time-delay systems to be asymptotically stable in the mean square sense, and then the explicit expression of the desired controller gains is derived. A numerical example is provided to show the usefulness and effectiveness of the proposed design method.