哈工大研究生选修课系统辨识与自适应控制考点

合集下载

系统辨识与自适应控制教材

系统辨识与自适应控制教材
系统辨识与自适应控制是一门涉及自动化控制、信号处理、人工智能等多个领域的交叉学科。

这门学科主要研究如何从系统的输入输出数据中，通过一定的方法和技术，辨识出系统的数学模型，进而实现对系统的有效控制。

系统辨识的主要方法包括：基于频率响应的方法、基于时间序列的方法、基于状态空间的方法等。

这些方法可以通过对系统的输入输出数据进行处理和分析，提取出系统的模型参数和结构。

自适应控制是一种特殊的控制系统，它可以根据环境的变化或者系统参数的变化，自动调整控制参数，以实现最优的控制效果。

自适应控制的主要方法包括：模型参考自适应控制、自校正控制、多变量自适应控制等。

系统辨识与自适应控制教材有很多种，以下是一些经典的教材：
1. 《System Identification and Adaptive Control》（第二版）- John H. Holland
2. 《Adaptive Control of Linear Systems》- Michael C. Corsini
3. 《Nonlinear System Identification and Control》- Massimo Ippolito
4. 《System Identification: Theory for the User》- Jack W. Newbold
5. 《Introduction to System Identification》- Mark H. Sager
这些教材都是系统辨识与自适应控制的经典之作，它们详细介绍了系统辨识与自适应控制的基本概念、方法和技术，以及它们在各个领域的应用。

如果您想深入学习系统辨识与自适应控制，建议阅读这些教材。

自适应控制试卷

自适应控制试卷一、问答1.什么叫自适应控制？2.正实函数与严格正实的定义？3.正实函数的充要条件？4.什么是系统辨识，系统辨识的三要素是什么？5.简述如何运用李雅普诺夫第二法则判断非线性系统稳定性？二、计算1.设离散系统可用下述数学模型描述1032210()()b q b y k u k q a q a q a +=+++ 试根据Diophantine 方程将系统写成非最小实现的形式。

解：根据系统的给定阶次为：n=3,m=1,根据Diophantine 方程，选择210()Q q q g q g =++ 210()D q q d q d =++10()R q r q r =+ 2210()H q h q h q h =++根据公式：()()()()()()()()()m R p H p D p y t b u t u t y t Q p Q p =++得 1210210012221010101()()()()()()()()()1()()()R p H p y k b u k u k y k D p Q p Q p r q r h q h q h b u k u k y k q d q d q d q d q d q d ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦⎡⎤+++=++⎢⎥++++++⎣⎦取参数向量Θ为：()()110210123456,,,,,,,,,,T b r r h h h θθθθθθΘ==信号向量ξ为222222101010101011()(),(),(),(),(),()T q q q k u k u k u k y k y k y k q g q g q g q g q g q g q g q g q g q g ξ⎡⎤=⎢⎥++++++++++⎣⎦()123456(),(),(),(),(),()k k k k k k ξξξξξξ= 状态滤波器的输出向量为2101()()k k q d q d ζξ=++则该系统的非最小实现为()()T y k k ζ=Θ2.设线性连续系统可用下述状态微分方程表示()()()()()()X t AX t Bu t y t CX t Du t =+=+&式中，0101A a a ⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦，01B ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，01(,)C c c =，0D = 试求该系统为严格正实时的系统参数。

系统辨识与自适应控制MATLAB仿真第5章模型参考自适应控制

[ky]
k
(t)
(t)
(5-13)
10
由式（5-13）和上式有
(t) k(t) (t)
(5-14)
式中，k(t) k(t) k。于是可以看到，当 k(t) k 时， (t) 0
现给出规范化的性能指标函数：
J
(k)
1 2
2 (t)
m2
式中，m 1 2(t) 为规范化信号。
按优化理论，k变化使 J (k) 极小的方向应按负梯度确定：
梯度设计法来叙述。
例5.1.3 设有被控对象式（5-1），仍采用参考模型式（5-2）
和控制器结构式（5-6）。设aˆp (t) 是未知对象参数 ap的估计值，式
（5-6）中的 k(t) 由下式计算：
k(t) aˆp (t) am
(5-16)
为了产生参数估计aˆp (t) ，选择一个稳定的滤波器
系统辨识与自适应控制 MATLAB仿真
第5章模型参考自适应控制
1
模型参考自适应控制是一种不同于自校正控制的另一类自适应控制形式。根据被控对象结构和控制要求，设计参考模型，使其输出表达对输入指令的期望响应，然后通过模型输出与被控对象输出之差来调整控制器参数，使差值趋向于零，也就是使对象输出向模型输出靠近，最终达到完全一致。根据控制器参数更新方法的不同，模型参考自适应控制可分为直接自适应控制和间接自适应控制两种。推演参数自适应规律的方法有两种：梯度法和稳定理论法。 5.1简单自适应控制系统
本节目的：1）给出直接自适应控制和间接自适应控制的概念；2）自适应控制系统的两种基本设计方法：李亚普诺夫法和2梯
度法。
5.1.1直接自适应控制
直接自适应控制是指控制器参数直接从一个自适应规律中获取

系统辨识与自适应控制硕士研究生必修课程考核

《系统辨识与自适应控制》硕士研究生必修课程考核（检测技术与自动化装置专业）2003．5. 22可下载自/xuan/leader/mrj/ 学生姓名：考核成绩：一、笔试部分 (占课程成绩的 80% )考试形式：笔试开卷答卷要求：笔答，可以参阅书籍，要求简明扼要，不得大段抄教材，不得相互抄袭试题：1 简述系统辨识的基本概念（概念、定义和主要步骤）（10分）2 简述相关辨识的基本原理和基于二进制伪随机序列的相关辩识方法（原理、框图、特点）。

（10分）3 简述离散线性动态（SI / SO）过程参数估计最小二乘方法（ＬＳ法）的主要内容和优缺点。

带遗忘因子递推最小二乘估计（ＲＬＳ法）的计算步骤和主要递推算式的物理意义（10分）4 简述什么是时间序列？时间序列建模如何消除恒定趋势、线性趋势和季节性的影响？（10分）5 何谓闭环系统的可辨识性问题，它有那些主要结论？（10分）6 何谓时间离散动态分数时滞过程？“分数时滞”对过程模型的零点和极点有什么影响？（10分）7 简述什么是自适应控制，什么是模型参考自适应控制（MRAC）？，试举一例说明MRAC的设计方法（10分）。

8 请设计以下过程( yr = 0 )y(k) -1.6y(k-1)+0.8y(k-2) = u(k-2)- 0.5u(k-3)+ε(k)+1.5ε(k-1)+0.9ε(k-2) 的最小方差控制器（MVC）和广义最小方差控制器（GMVC）, 并分析他们的主要性能。

（10分）二、上机报告ＲＬＳ仿真（占课程成绩的 20%）交卷时间：6月9日下午试题标准答案1 简述系统辨识的基本概念（概念、定义和主要步骤）（10分）系统辩识是研究怎样利用未知系统的试验或运行数据（输入/输出数据）建立系统的数学模型的科学，是现代控制理论的一个分支。

数学模型具有近似性和非唯一性，依据辩识的不同目的，系统辨识的结果也能有不同答案。

（3分）定义：按照数学等价的观点定义为“系统辩识是在输入/输出数据的基础上，从一类模型中确定一个与所测系统等价的模型”。

哈工大研究生考试题库-自然辩证法

哈工大研究生考试题库-自然辩证法哈尔滨工业大学硕士研究生课程考试题库考试科目：自然辩证法概论一，简答题或辨析题1、为什么说解决人和自然的矛盾既是科学技术的历史起点，又是科学技术的逻辑起点？(对科学理论结构的理解。

承认基本假设是理论建构的基础，且不能被证明，实际上就是理论的界限或边界。

科学是在特定条件下相对客观的认识。

)2、人类自然观的发展经历了哪几个阶段？各阶段都呈现了什么样的特点？(自然观：是指人们对自然界的总的看法，人们对自然界的存在形式、演化方、运动变化及动力原因的根本看法。

不同的人有不同的自然观，不同时期人类自然观也不同。

原始宗教的自然观、古代朴素的自然观、中世纪宗教神学的自然观、近代形而上学的自然观、辩证唯物主义的自然观的建立。

古代朴素自然观的特点：自发的唯物主义倾向。

古代自然哲学家从直觉出发，从整体来观察自然界，形成了自然界是由基本物质构成的认识，对世界的本原做出了实质上是正确的回答。

朴素的辩证法思想。

主要表现为两个方面：一是认为自然界及其构成自然界的本原都处于运动变化之中；二是看到了自然界矛盾的两个方面，看到了对立面的统一和斗争是事物发展的动力。

直观、思辨和猜测的性质。

由于科学技术的限制，古代思想家对世界的认识是笼统的和模糊的，达不到分析和解剖的精确程度，因而他们的自然观难免具有朴素性、直观性、猜测性和思辨性等特点。

近代形而上学的自然观：1、总体上看，是古代朴素自然观的倒退。

但是一分为二分析。

“细节上，形而上学比古希腊正确些”。

2、形而上学固守“a是a，除此之外都是鬼话”，从辩证自然观看是不正确的，但是反映了人类追求知识确定性的愿望。

3、古希腊循环论没有量的规定性，形而上学要求一种量的分析，就是为了克服这种朴素辩证法的局限性。

辩证唯物主义自然观的基本特征：唯物论和辩证法的统一。

自然史与人类史的统一。

天然自然与人化自然的统一。

人与自然的对象性关系是能动性与受动性的统一。

)3、在考察自然辩证法这门学科诞生的基础时，有人说，以牛顿的经典力学体系为代表的近代自然科学，不仅摆脱了宗教神学的束缚，也克服了旧的自然哲学的缺陷，因而为辩证唯物主义自然观的确立奠定了坚实的科学基础。

系统辨识与自适应控制论文

XXXXXXXXXX系统辨识与自适应控制课程论文题目：自适应控制综述与应用课程名称：系统辨识与自适应控制院系：自动化学院专业：自动化班级：自动化102姓名： XXXXXX学号: XXXXXXXXX课程论文成绩：任课教师： XXXXX2013年 11 月 15 日自适应控制综述与应用一．前言对于系统辨识与自适应控制这门课，前部分主要讲了系统辨识的经典方法（阶跃响应法、频率响应法、相关分析法）与现代方法（最小二乘法、随机逼近法、极大似然法、预报误差法）。

对于系统辨识，简单的说就是数学建模，建立黑箱系统的输入输出关系；而其主要分为结构辨识（n）与参数辨识（a、b）这两个任务。

由于在课上刘老师对系统辨识部分讲的比较详细，在此不再赘述，下面讨论自适应控制部分的相关内容。

对于自适应控制的概念，我觉得具备以下特点的控制系统，可以称为自适应控制系统：1、在线进行系统结构和参数辨识或系统性能指标的度量，以便得到系统当前状态的改变情况。

2、按一定的规律确定当前的控制策略。

3、在线修改控制器的参数或可调系统的输入信号。

二．自适应控制综述1.常规控制系统与自适应控制系统比较（1）控制器结构不同在传统的控制理论与控制工程中，常规控制系统的结构主要由控制器、控制对象以及反馈控制回路组成。

而自适应控制系统主要由控制器、控制对象、自适应器及反馈控制回路和自适应控制回路组成。

（2）适用的对象与条件不同传统的控制理论与控制工程中，当对象是线性定常、并且完全已知的时候，才能进行分析和控制器设计。

无论采用频域方法，还是状态空间方法，对象一定是已知的。

这类方法称为基于完全模型的方法。

在模型能够精确地描述实际对象时，基于完全模型的控制方法可以进行各种分析、综合，并得到可靠、精确和满意的控制效果。

然而,有一些实际被控系统的数学模型是很难事先通过机理建模或离线系统辨识来确知的,或者它们的数学模型的某些参数或结构是处于变化之中的.对于这类事先难以确定数学模型的系统,通过事先整定好控制器参数的常规控制往往难以对付。

系统辨识及自适应控制实验..

Harbin Institute of Technology系统辨识与自适应控制实验报告题目：渐消记忆最小二乘法、MIT方案与卫星振动抑制仿真实验专业：控制科学与工程姓名：学号： 15S******指导老师：日期： 2015.12.06哈尔滨工业大学2015年11月本实验第一部分是辨识部分，仿真了渐消记忆递推最小二乘辨识法，研究了这种方法对减缓数据饱和作用现象的作用；第二部分是自适应控制部分，对MIT 方案模型参考自适应系统作出了仿真，分别探究了改变系统增益、自适应参数的输出，并研究了输入信号对该系统稳定性的影响；第三部分探究自适应控制的实际应用情况，来自我本科毕设的课题，我从自适应控制角度重新考虑了这一问题并相应节选了一段实验。

针对挠性卫星姿态变化前后导致参数改变的特点，探究了用模糊自适应理论中的模糊PID 法对这种变参数系统挠性振动抑制效果，并与传统PID 法比较仿真。

一、系统辨识1. 最小二乘法的引出在系统辨识中用得最广泛的估计方法是最小二乘法(LS)。

设单输入-单输出线性定长系统的差分方程为：()()()()()101123n n x k a x k a k n b u k b u x k n k +-+⋯+-=+⋯+-=，，，， (1.1) 错误!未找到引用源。

式中:()u k 错误!未找到引用源。

为控制量；错误!未找到引用源。

为理论上的输出值。

错误!未找到引用源。

只有通过观测才能得到，在观测过程中往往附加有随机干扰。

错误!未找到引用源。

的观测值错误!未找到引用源。

可表示为：错误!未找到引用源。

(1.2)式中:()n k 为随机干扰。

由式(1.2)得错误!未找到引用源。

()()()x k y k n k =- (1.3)将式(1.3)带入式(1.1)得()()()()()()()101111()nn n i i y k a y k a y k n b u k b u k b u k n n k a k i n =+-+⋯+-=+-+⋯+-++-∑ (1.4)我们可能不知道()n k 错误!未找到引用源。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

系统辨识考点
1、辨识定义：
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。

2、系统辨识步骤辨识目的及
先验知识
试验设计
输入输出数据
采集、处理
模型结构选取
与辨识
模型参数辨识
模型验证
合格？
最终模型Y
N
3、递推最小二乘辨识模型
4、广义最小二乘和增广最小二乘的区别
广义最小二乘法是对系统过程模型的输入、输出和过程噪声加以变换（滤波）变成一般最小二乘法的标准格式，再用一般最小二乘法()1111ˆˆˆT N N N N N N y ++++=+-θθK φθ()111111T N N N N N N -++++=+K P φφP φ111T
N N N N N
+++=-P P K φP
对系统的参数进行估计。

增广矩阵法就是使系统模型变成符合一般最小二乘法的标准格式的，并将模型参数和噪声模型参数同时估计出来的方法。

增广矩阵法用近似估计的噪声序列代替白噪声序列。

这和广义最小二乘法的不同点在于：后者噪声模型参数的估计和系统模型参数的估计是交替地进行的。

5、数据饱和的原因和解决方法
① 参数缓慢变化（易产生数据饱和现象）
解决方法：渐消记忆最小二乘、限定记忆最小二乘
② 参数突变但不频繁？？？？？
6、自适应系统定义、分类
自适应控制系统是一种特殊形式的非线性控制系统。

系统本身的特性(结构和参数)、环境及干扰的特性存在各种不确定性。

在系统运行期间，系统自身能在线地积累与实行有效控制有关的信息，并修正系统结构的有关参数和控制作用，使系统处于所要求的(接近最优的)状态。

⎧⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩增益列表补偿法最小方差控制算法预测控制算法随机自适应控制系统极点配置控制算法控制算法参数最优化设计方法模型参考自适应控制系统李亚普诺夫稳定性理论设计方法波波夫超稳定性理论设计方法PID。