基于动态神经网络系统参数辨识

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神经网络在系统辨识中的应用

神经网络在系统辨识中的应用

神经网络在系统辨识中的应用摘要应用于自动控制系统的神经网络算法很多,特点不一,对于非线性系统辨识的研究有一定影响。

本文就BP网络算法进行了着重介绍,并点明了其收敛较慢等缺点,进而给出了改进算法,说明了建立在BP算法基础上的其他算法用于非线性系统辨识的可行性与有效性。

关键词神经网络BP算法;辨识;非线性系统前言神经网络是一门新兴的多学科研究领域,它是在对人脑的探索中形成的。

神经网络在系统建模、辨识与控制中的应用,大致以1985年Rumelhart的突破性研究为界。

在极短的时间内,神经网络就以其独特的非传统表达方式和固有的学习能力,引起了控制界的普遍重视,并取得了一系列重要结果。

本文以神经网络在系统辨识中的应用作一综述,而后着重介绍BP网络算法,并给出了若干改进的BP算法。

通过比较,说明改进算法具有诸多优点及用于非线性系统辨识[1]的可行性与有效性。

1 神经网絡用于系统辨识的原理及现状神经网络在自动控制系统中的应用已有多年。

目前,利用神经网络建立动态系统的输入/输出模型的理论及技术,在许多具体领域的应用得到成功,如化工过程、水轮机、机器入手臂、涡轮柴油发动机等。

运用神经网络的建模适用于相当于非线性特性的复杂系统[2]。

目前系统辨识中用得最多的是多层前馈神经网络[1]。

我们知道,自动控制系统中,一个单隐层或双隐层的具有任意数目神经元的神经网络,可以产生逼近任意函数的输入/输出映射。

但网络的输入节点数目及种类(延迟输入和输出)、隐层节点的个数以及训练所用的算法对辨识精度和收敛时间均有影响。

一般根据系统阶数取延迟输入信号,根据经验确定隐层节点数,然后对若干个神经网络进行比较,确定网络中神经元的合理数目。

现在用得较多的多层前馈神经网络的学习算法是反向传播算法(Back Propagation),即BP算法。

但BP算法收敛速度较慢,后面将会进一步讨论。

1.1 神经网络的结构感知器是最简单的前馈网络,它主要用于模式分类。

6.5 Hopfield网络参数辨识

6.5 Hopfield网络参数辨识

2.1 系统描述
设待辨识为二阶线性系统,其状态方程为:
x Ax Bu
(1)
其中
u
A
B 、
为待辨识的参数矩阵, x 为状态矢量,
x x1
x2
T
是单个控制输入。 用于辨识的可调系统为
xp Fx Gu
(2)
其中
a1 1 F a 21
a1 2 a 22
n du i ui w ij v j Ii C i dt Ri j 1 v i g u i
其中 i 1, 2 ,..., n 。
其中g(•)为双曲函数,一般取为:
g s 1 e 1 e
s s
u u 1 , u 2 ,..., u n
(10)
a 1 1 b1 x1 a 1 2 b1 x 2 a 2 1 b 2 x1 a 2 2 b 2 x 2 u

T T T T x F x x F x 2 x F x 2 a 1 1 x1 x1 a 1 2 x1 x 2 a 2 1 x 2 x1 a 2 2 x 2 x 2


V v1 v2 v3 v4 v5 v 6 a1 1
T
a1 2
a 21
a 22
b1
b2
T

E
中的各项可表达为式(7)~式(12):
2 2 T x x x1 x 2
(7)
x F F x x1
T T 2 2
a1 1 x2 a1 2
(14)
2.3 用于辫识的Hopfied网络设计 Hopfield网络能量函数趋于极小的过程,就是估计矩阵 G 和

在线参数辨识方法

在线参数辨识方法

在线参数辨识方法1. 简介在线参数辨识方法是指在系统运行过程中,利用实时采集的数据对系统的参数进行估计和辨识的方法。

通过在线参数辨识,可以实时更新系统模型的参数,提高系统的控制性能和适应性。

在线参数辨识方法在自动控制领域具有广泛的应用。

它可以用于工业过程控制、机器人控制、飞行器控制等各种领域。

通过不断地对系统进行参数辨识,可以使系统更好地适应不确定性和变化。

本文将介绍在线参数辨识方法的基本原理、常用算法以及应用案例,并分析其优点和不足之处。

2. 基本原理在线参数辨识方法基于最小二乘法原理,通过最小化测量值与模型预测值之间的误差来估计系统的参数。

其基本步骤如下:1.收集实时数据:利用传感器等设备采集系统的输入输出数据。

2.确定模型结构:根据系统特性选择合适的数学模型,并确定模型中需要估计的参数。

3.建立误差函数:将测量值与模型预测值之间的误差表示为一个函数,通常采用最小二乘法。

4.参数估计:通过优化算法求解误差函数的最小值,得到系统的参数估计值。

5.参数更新:根据新获得的参数估计值更新系统模型,以便在下一次辨识时使用。

3. 常用算法在线参数辨识方法有多种常用的算法,下面介绍其中几种常见的算法:3.1 最小二乘法最小二乘法是在线参数辨识中最基本也是最常用的方法。

它通过最小化测量值与模型预测值之间的平方误差来估计系统的参数。

最小二乘法可以通过解析方法或迭代方法求解。

3.2 递推最小二乘法递推最小二乘法是一种在线更新参数的方法。

它利用递推公式和滑动窗口技术,在每个时间步都更新参数估计值。

递推最小二乘法能够实时跟踪系统参数变化,并具有较好的收敛性能。

3.3 卡尔曼滤波器卡尔曼滤波器是一种基于状态空间模型和观测方程的滤波器,可以用于在线参数辨识。

它通过对系统状态和观测数据的联合估计,实现对系统参数的在线估计。

3.4 神经网络神经网络是一种基于人工神经元模型的参数辨识方法。

通过训练神经网络,可以实现对系统参数的在线辨识。

参数辨识的过程

参数辨识的过程

参数辨识的过程一、引言参数辨识是指根据已知的输入输出数据,通过建立数学模型,对系统的未知参数进行估计和辨识的过程。

在科学研究和工程实践中,参数辨识对于系统建模、控制与优化等问题具有重要意义。

本文将介绍参数辨识的基本概念、方法和应用。

二、参数辨识的基本概念1. 参数:在数学模型中,描述系统特性的未知量被称为参数。

参数可以是物理量、几何参数或统计参数等。

2. 辨识:辨识是指根据已知的输入输出数据,对系统的未知参数进行估计和推断的过程。

3. 数学模型:数学模型是对系统行为进行描述的数学表达式,可以是线性或非线性、时变或时不变的。

三、参数辨识的方法1. 参数估计法:参数估计是指通过最小二乘法或极大似然估计等方法,利用已知的输入输出数据,对系统的未知参数进行估计。

2. 信号处理法:信号处理方法通过对输入输出信号进行滤波、频谱分析等处理,提取系统的频率响应特性,进而推断系统的参数。

3. 优化方法:优化方法通过调整系统参数,使得系统输出与实际观测值之间的误差最小化,从而得到最优参数估计。

4. 神经网络方法:神经网络是一种模仿生物神经网络结构和功能的数学模型,可以通过训练神经网络,得到系统的参数估计。

四、参数辨识的应用1. 控制系统设计:参数辨识可以用于建立系统的数学模型,从而设计出有效的控制算法,实现系统的自动控制。

2. 机器学习:在机器学习领域,参数辨识可以用于训练模型,对大数据进行分析和预测。

3. 信号处理:参数辨识可以用于信号处理领域中的滤波、频谱分析等问题。

4. 物理实验:在物理实验中,参数辨识可以用于对物理系统的特性进行分析和实验验证。

五、参数辨识的挑战和发展方向1. 噪声干扰:在实际应用中,系统输入输出数据往往受到噪声的影响,这给参数辨识带来了挑战。

2. 非线性系统:大多数实际系统都是非线性的,参数辨识方法需要考虑非线性系统的特性。

3. 多参数辨识:往往一个系统存在多个参数需要辨识,参数辨识方法需要考虑多参数辨识的问题。

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法随着科技的不断进步,系统辨识领域也迎来了新的突破和发展。

系统辨识是指通过对系统内部结构和参数进行分析和推断,以获取对系统行为的认识和预测的过程。

它在工程控制、信号处理、机器学习等领域有着广泛的应用。

在过去,系统辨识主要依靠数学建模和理论推导来实现,但是这种方法往往需要大量的先验知识和较为复杂的计算过程。

如今,随着人工智能、深度学习等技术的发展,一些新的方法开始被引入到系统辨识领域,为系统辨识带来了新的可能性和机遇。

一种新的方法是基于深度学习的系统辨识。

深度学习是一种基于大数据和多层神经网络的机器学习方法,它可以通过学习大量的数据来获取系统的内在模式和规律。

在系统辨识中,深度学习可以应用于对系统状态的预测、参数的估计以及对系统模型的推断。

相比于传统的数学建模方法,基于深度学习的系统辨识在处理非线性系统和高维数据时更加灵活和高效。

它可以直接从数据中学习系统的内在特征,无需假设系统的具体数学结构,从而能够更准确地对系统进行辨识和预测。

另一种新的方法是基于强化学习的系统辨识。

强化学习是一种通过智能体和环境的交互来学习最优行为策略的机器学习方法,它可以应用于系统的参数优化和控制器设计。

在系统辨识中,强化学习可以通过持续的试错和调整来逐步优化系统的辨识性能。

通过与环境的交互和反馈,强化学习可以逐步改进系统辨识的准确性和稳定性。

相比于传统的批量学习方法,基于强化学习的系统辨识可以更好地适应系统的变化和非线性特性。

除了深度学习和强化学习,还有一些其他新的方法也开始被引入到系统辨识领域。

基于图神经网络的系统辨识可以通过对系统的结构和拓扑进行学习和推断,从而实现对复杂系统的辨识和模型推断。

而基于元学习的系统辨识则可以通过对辨识任务的学习和泛化来提升系统辨识的鲁棒性和适应性。

这些新的方法为系统辨识带来了更加丰富和多样的可能性,为工程实践和科学研究提供了新的思路和工具。

新方法也面临着一些挑战和问题。

新方法往往对大量的数据和计算资源有着较高的要求,这对于一些实时性要求较高的系统辨识任务来说可能会存在一定的局限性。

7-1 神经网络辨识方法

7-1 神经网络辨识方法

从实际的观点看,辨识就是从一组模型中选择一个模型,按照某种原则,使之最 好地拟合所关心实际系统的动态或静态特性。
ˆ ,输出为 其数学表达为:设 系统为 P ,输出为 Z,输入为 u,模型为 P ˆz 辨识准则为 min z
ˆ z
ˆ, 使 因此辨识问题的提法是:确定模型 P
ˆ u p u ˆ z min p min z
u 系统 P
z _
z
模型
ˆ P
z -Z
2 系统解识的传统方法 <1> 基本要求 ①模型的选择 模型只能是在某种意义下实际系统的一种近似描述。 选择的标准依赖于模型的用途并兼顾其精确性和复杂性等问题。 ② 输入信号的选择 第一,输入信号的频谱必须足以覆盖系统的频谱。在辨识时间里,输入信号 必须是持续激励的,也就是说,输入信号必须充分激励系统的所有模态。 第二,输入信号应是最优的,即设计的输入信号使给定的问题的辨识程度最 高,因此常用的输入信号是向噪声或伪随机信号。 ③误差准则的选择 个误差的泛函: 准则是用来衡量模型接近实际系统的标准,它通常表示为一
系统 h(k) 辨识表达式 0 e(k) + z(k) -
Z(k) _
模型
z (k)
( z (k)- z(k) ) 辨识算法 (k) 最小二乘法辨识原理

②梯形校正法 利用最速下降法原理,沿着误差准则函数关于模型参数的负梯度 方向,逐步修改模型的参数估计值,直至误差准则函数达到最小值。
J f e k
L
其中 f 是 e k 的泛函数, e k 是定义在区间 0, L 上模型与实际系统的误差函 数。
k 1
<2> 传统辨识基本方法 传统方法的基本原理:是通过建立系统依赖于参数 的模型,把辨识问题转化成 对模型参数的估计问题。

基于动态模糊神经网络的非线性系统辨识

基于动态模糊神经网络的非线性系统辨识


瑁, : 等 基于动态模糊神经网络的非线性系统辨识
13 参数学 习 .
43 3
其中√∈{ ,, k , 为模糊规则数 , 12 …, }k n为输
入参 数个 数 。
为 系统输 出 。 1 2 模糊 神经 网络 .
为模 糊 集 , 为 模 糊 系 统 参 数 ,j Y
模糊 神经 网络结 构 中的参 数 、 、 均 可用 学
1 模糊神经 网络辨识模型
1 1 模 糊推 理规 则 .
自适应能力强, 辨识精度高 ; 文献 [ ] 6 提出了一种基 于混合模糊神经网络的增量学 习方法 , 根据输出数 据调整网络参 数 , 具有更好的控制性能, 收敛效果
收 稿 日期 :0 1 52 21- — 0 7
采 用 Ts推理模 型 , . 每条规 则 如下 :
文章 编 号 :6 3— 0 7 2 1 )6—0 3 0 17 2 5 ( 0 1 0 4 2— 5
基 于 动态模 糊 神 经 网络 的 非线 性 系统 辨识
康 琚 , 孟文俊 王倩 怡 ,
(. 1 太原科技 大 学机械 工程 学院 , 太原 0 0 2 ;. 3 0 4 2 中北 大 学软件 学院 , 太原 0 0 5 ) 3 0 1
逼 近速度 快和 适用 范 围广 等特 点 , 能有 效 辨识 高 度
神 经 网络相结合 的辨识 结 构 , 并通 过 参 数学 习算 法
优 化辨识 结构 。另外 , 对输 人 数 据采 用 归 一化 的 方 法 进行 预 处 理 , 快 了 网络 的辨识 速 率 。最 后 , 加 通
非 线性 、 输 人 多 输 出等 复 杂 非 线性 系统 。 目前 , 多 模 糊神 经 网络 用 于 系 统 辨 识 的研 究 有 多 种 形 式 。

哈工大智能控制神经网络第十一课神经网络系统辨识

哈工大智能控制神经网络第十一课神经网络系统辨识

m
n
y(k) biu(k d i) ai y(k i)
i0
i 1

y(k) qd B(q1) u(k) B(q1) u(k d)
A(q1 )
A(q1 )
第一式为 ARMA 模型:
右边第 2 项为输出 y(k)的过去值组合称自回归部分; 第 1 项为输入 u(k)的过去值组合称滑动平均部分。
定义:
P(z)
Y (z) U (z)
Zy(k) Z u (k )
用迟后移位定理求 Z 变换,经整理得 Z 传递函数:
P( z)
b0 + b1z 1 + b2 z 2 + + bm z m 1 + a1z 1 + a2 z 2 + + an z n
z d
m
b0 (1 pi z 1)
i1
n
z d P0 (z)z d
确定性系统NN辨识——改进算法
引入加权因子,此时
h [ c 1 y (k 1 ), y c 2 (k 2 ), , c ny (k n );
c n + 1 u (k d ),c n + 2 u (k d 1 ), c n + m + 1 u (k d m )]T
可取 ci i,01
则参数估计更新:w ( k + 1 ) w ( k ) + R ( k ) e ( k ) h ( k )
系统辨识理论基础
定义:在输入/输出数据基础上,从一组给 定模型类中确定一个所测系统等价的模型。 辨识三要素: 输入/输出数据 模型类(系统结构) 等价准则 e.g. J e
符号
P: 待辨识系统; Pˆ 辨识系统模型

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法引言系统辨识是指通过收集系统的输入和输出数据,建立数学模型来描述系统的动态特性和行为规律的过程。

它在工程控制、通信系统、经济学、生物学等领域都有着广泛的应用。

传统的系统辨识方法包括最小二乘法、频域法、状态空间法等,然而这些方法在处理高维复杂系统时往往面临着诸多困难和局限性。

开发新的系统辨识方法成为当前研究的重要方向之一。

1. 基于深度学习的系统辨识方法深度学习是近年来发展迅猛的机器学习方法,其在图像识别、语音识别等领域已经取得了巨大的成功。

研究者们开始将深度学习方法引入系统辨识领域,希望通过深度神经网络对系统的非线性动态进行建模。

与传统的线性模型相比,深度学习方法更加灵活和准确,能够处理更加复杂的系统动态特性。

有研究者利用深度学习方法对非线性动力学系统进行辨识,取得了较好的效果。

这为系统辨识方法带来了新的思路和突破口。

2. 基于信息论的系统辨识方法信息论是研究信息传输、存储和处理的数学理论。

近年来,一些研究者开始探索将信息论方法引入系统辨识领域。

信息论方法可以量化系统输入与输出之间的信息流动,从而揭示系统的动态行为。

使用信息论方法进行系统辨识,不仅可以对系统的稳定性和故障诊断进行分析,还可以对系统的冗余信息和关键信息进行提取,提高辨识的准确性和鲁棒性。

基于信息论的系统辨识方法正逐渐受到研究者的重视。

3. 基于数据驱动的系统辨识方法传统的系统辨识方法需要先对系统的数学模型进行假设和构建,然后根据收集到的数据对模型进行参数估计和验证。

然而在实际应用中,许多系统的动态特性往往十分复杂,很难通过已知的数学模型来描述。

一些研究者开始提倡使用数据驱动的方法进行系统辨识。

即直接利用系统的输入和输出数据,通过数据挖掘和模式识别技术来揭示系统的内在规律和动态特性。

这种方法不需要对系统进行先验假设,能够更好地适应复杂系统的辨识需求。

4. 基于机器学习的系统辨识方法机器学习是一种实现人工智能的方法,其包括监督学习、无监督学习、强化学习等技术。

神经网络与系统辨识

神经网络与系统辨识
3.最小二乘法 所谓最小二乘法,就是要求所选择的f(t)的参数,使得观测值zi 与对应的函数值f(ti)的偏差的平方和为最小。设J为观测值zi与对应 函数值f(ti)的偏差的平方和,即
J [ z i f ( x1 , x2 ,, xn , t i )]2
i 1 m
为最小。
按照J为最小的条件来确定 f(t) 中的参数x1,x2,…,xn。将上 式分别对x1,x2,…,xn求偏导数,并令它们等于零,可得 n 个方程 ,解之可得x1,x2,…,xn的最优估值:
T 1 K k 1 Pk 1 H k 1 Rk1
递推最小二乘法⑵
可用上面的公式进行递推计算,但必须知道xk和Pk的初值x0和 P0。如何设定初值请参阅有关文献。 最小二乘估计递推方法:新的估计值是由旧估值加上修正项构 成,而修正项正比于新观测值与期望的观测值之间的误差。这相当 于带有反馈校正的性质,当新观测值与期望观测值不符时,就要修 正,这是最小二乘估计递推公式的特点。
⑶最小二乘估计的均方误差表示估计误差分布在零附近的密集程度 ,均方误差越小,估计量越接近被估量的实际值,可信程度越高。
ˆ ˆ E[~~T ] E[(x x)(x x)T ] ( H T H ) 1 H T E(eeT ) H ( H T H ) 1 xx
R E(eeT )
加权最小二乘法
递推最小二乘法先用加权最小二乘法处理k个观测值有x的估值kktkkkktkkktkkzwhpzwhhwhx??11?kktkkhwhp111111111111?x?kktkkkktkkktkkzwhpzwhhwhkx?1?kx1?rrwtk???????k?k?k1111100rrr111111??kkkkhhpp?x?x?x111111111kkkkkkktkkkhzkzrhp??11111?ktkkkrhpk假设又得到了第k1次观测值zk1有x的估值可见附加新的观测值后要完全重复以前的计算这就有必要寻找一种新的方法

参数估计与系统辨识方法在控制系统设计中的应用

参数估计与系统辨识方法在控制系统设计中的应用

参数估计与系统辨识方法在控制系统设计中的应用控制系统设计是应用于各个领域的一项重要技术,在工业、航空航天、汽车、医疗等众多领域中都有广泛应用。

参数估计和系统辨识是控制系统设计中的两个关键步骤,它们能够帮助我们理解和预测系统的行为,并提供了优化控制器设计的依据。

一、参数估计的概念与应用参数估计是指通过实验数据和数学模型来估计控制系统中的未知参数。

在控制系统设计中,我们通常使用数学模型来描述系统的动态行为,该模型一般包含一些未知参数。

参数估计的目标是通过观测到的输入输出数据,利用统计方法来估计这些未知参数的值。

参数估计在控制系统设计中具有广泛的应用。

首先,参数估计可以用于设计控制器。

通过对系统进行实验,并通过估计系统参数的值,我们可以得到一个准确的数学模型,从而设计出更为有效的控制器。

其次,参数估计还可以用于系统诊断和故障检测。

通过估计系统参数的变化趋势,我们可以及时检测到系统故障,并采取相应的措施进行维修和调整。

此外,参数估计还可以用于系统预测和优化。

通过估计系统参数的值,我们可以预测系统在不同工况下的性能,并进行相应的优化设计。

二、常用的参数估计方法在控制系统设计中,常用的参数估计方法包括最小二乘法(Least Squares),极大似然估计法(Maximum Likelihood),贝叶斯估计法(Bayesian Estimation)等。

1. 最小二乘法:最小二乘法是一种常用的参数估计方法,它通过最小化观测值和数学模型之间的差异来估计参数的值。

最小二乘法具有良好的稳定性和统计性能,在实际应用中广泛使用。

2. 极大似然估计法:极大似然估计法是另一种常用的参数估计方法,它基于统计学理论,通过最大化参数的似然函数来估计参数的值。

极大似然估计法在参数估计中具有一定的理论基础,但计算复杂度较高。

3. 贝叶斯估计法:贝叶斯估计法是一种基于贝叶斯统计理论的参数估计方法,它通过先验信息和观测数据来估计参数的值。

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法

《系统辨识》新方法系统辨识是指通过对一组输入和输出数据进行分析和处理,推导出系统的数学模型和内部参数的过程。

它是掌握系统的动态行为和性能特性的重要手段,广泛应用于控制工程、通信工程、信号处理、经济管理等领域。

传统的系统辨识方法主要依赖于数学模型的建立和参数估计,但由于现实系统的复杂性和不确定性,传统方法在某些情况下存在局限性。

为解决这些问题,人们不断提出新的系统辨识方法。

本文将介绍几种新方法。

一种新方法是基于深度学习的系统辨识。

深度学习是人工智能领域的一个重要分支,其核心是通过构建具有多层非线性特征表达的神经网络模型来解决复杂问题。

在系统辨识中,基于深度学习的方法通过神经网络学习系统的输入和输出之间的非线性映射关系,从而推导出系统的数学模型和内部参数。

与传统方法相比,基于深度学习的系统辨识方法具有更好的适应性和泛化能力,可以处理复杂的非线性系统,并对噪声和干扰具有较强的鲁棒性。

另一种新方法是基于数据驱动的系统辨识。

传统的系统辨识方法需要事先对系统进行建模和参数化,然后通过对系统的输入和输出数据进行拟合和优化,来估计模型的参数。

而基于数据驱动的系统辨识方法不需要对系统进行建模,而是直接通过对系统的输入和输出数据进行分析和处理,推导出系统的数学模型和内部参数。

这种方法的优点是简单易行、快速高效,适用于对系统进行快速辨识和性能分析。

随着科学技术的进步和人们对系统辨识需求的不断增加,新的系统辨识方法不断涌现。

这些新方法通过借鉴深度学习、数据驱动和模型无关的思想和技术,提供了更加灵活、高效和适应性强的系统辨识手段,为实际应用和理论研究提供了新的思路和方法。

随着研究的深入和实践的推进,相信这些新方法将在未来得到广泛的应用和推广。

现代控制工程-第8章系统辨识

现代控制工程-第8章系统辨识

航空航天领域
总结词
系统辨识在航空航天领域中具有重要应用价值,主要用于飞行器控制、导航和监测系统 的设计和改进。
详细描述
通过对飞行器动力学特性进行系统辨识,可以精确建模飞行器的动态行为,为飞行控制 系统提供准确的数学模型。同时,系统辨识技术还可以用于导航和监测系统的误差分析
和修正,提高航空航天器的安全性和精度。
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THANKS
环境监测系统
总结词
系统辨识在环境监测系统中应用广泛,主要用于建立环 境参数的数学模型,实现环境质量的实时监测和预警。
详细描述
通过系统辨识技术对环境监测数据进行处理和分析,可 以精确获取环境参数的变化趋势和规律,为环境治理和 保护提供科学依据。同时,系统辨识技术还可以用于建 立环境质量预警系统,及时发现环境异常情况并采取应 对措施,保障生态安全和人类健康。
模糊逻辑系统辨识
模糊逻辑系统辨识是基于模糊逻辑理论的系统 辨识方法。它通过建立模糊逻辑模型来描述系 统的动态行为,能够处理不确定性和模糊性。
模糊逻辑系统辨识的优势在于能够处理语言变 量和不确定信息,同时具有较强的推理能力和 鲁棒性。
然而,模糊逻辑系统辨识也存在一些挑战,例 如隶属度函数的选择和模糊规则的制定等。
提高控制性能
准确的数学模型有助于设计出性能更优的控制策略。
预测与优化
通过系统辨识,可以对未来系统行为进行预测,并优 化系统性能。
故障诊断
系统辨识可用于诊断系统故障,提高系统的可靠性和 安全性。
系统辨识的基本步骤
01
数据采集
采集系统的输入和输出数据,确保 数据的准确性和完整性。
模型建立
根据处理后的数据,选择合适的数 学模型进行建模。

系统辨识与参数估计

系统辨识与参数估计

随着科技的不断发展,新的工程领域 不断涌现。未来研究可探索将系统辨 识方法应用于新能源、智能制造和智 能交通等新兴领域,推动相关技术的 进步。
系统辨识涉及控制理论、统计学、计 算机科学等多个学科领域。未来研究 可加强跨学科合作与交流,共同推动 系统辨识理论与应用的发展。同时, 关注国际前沿动态,积极参与国际学 术交流与合作,提升我国在国际系统 辨识领域的学术影响力。
优点
能够充分利用观测数据的统计 信息,对于具有概率特性的系 统能够得到较好的估计结果。
缺点
计算复杂度较高,需要知道观 测数据的概率分布模型。
贝叶斯估计法
原理
贝叶斯估计法是一种基于贝叶斯定理的参数估计方法,它结合了先验 信息和观测数据来更新参数的后验分布。
应用
在系统辨识中,贝叶斯估计法适用于具有不确定性的系统参数估计, 能够充分利用先验信息和观测数据的信息。
优点
能够处理不确定性问题,对于具有先验信息的系统能够得到较好的估 计结果。
缺点
计算复杂度较高,需要选择合适的先验分布和计算后验分布的方法。
04
系统辨识与参数估计的应用
控制系统的设计与分析
系统建模
利用系统辨识技术,可以建立控 制系统的数学模型,为后续的设 计和分析提供基础。
参数优化
通过参数估计方法,可以优化控 制系统的参数,提高系统的性能 和稳定性。
优点
缺点
算法简单,易于实现,对于线性系统能够 得到较好的估计结果。
对于非线性系统,最小二乘法的估计精度 可能会降低。
最大似然法
原理
最大似然法是一种统计方法, 它基于概率模型,通过最大化 观测数据的似然函数来估计模
型参数。
应用
在系统辨识中,最大似然法适 用于具有概率分布特性的系统 参数估计,如随机系统的参数 估计。

基于动态模糊神经网络的变桨距系统辨识

基于动态模糊神经网络的变桨距系统辨识
取 的不 合适 , 极 易 影 响 辨 识 的效 果 。针 对 这 一问 题 ,
本文提 出用动态模 糊神经 网络 ( .N D F N)对风 力发
p r m eesa o i e tf t tu t r r tt a et e wh c e r i pe d i ey f s. r u h t e aa tr ndt d n i hesr cu ea e a hes m i , ih la nngs e sv r a t Th o g h y m
1 引 言
风力发 电变桨 距系 统是 一 规线性 模 型的控制 系统在 运行 工况发 生变化 时,控制 品质 会 下降 ,甚 至影 响整个 系统 的正常运行 ,因此 ,建
立 风 力 发 电 变 桨 距 非 线 性 模 型 , 为 风 力 机 的优 化 运
研 究 与 开 发
基 于 动 态模 糊 神 经 网络 的变 桨 距 系统 辨 识
陈 彦 李 月明 2
( . 阳工业 大学 ,沈 阳 10 7 ;2浙江吉利 汽车研 究院,杭州 3 7 0 ) 1 沈 118 . 100 摘 要 针 对风 力发 电机 组运 行过程难 以建 立精确 的数 学模 型 的特 点,将 动态模 糊 神经 网络应
n n ie rd na i y t m i u ai no ep th a gea d t ew idt r n p e nt ewi dp we y t m . o l a y m cs se sm lto ft ic n l n n bies e di n o rs se n h h u h
Th e u t h w h t h t o a g e e o n t n a c rc n f c e c . er s lss o t a emeh dh shih rr c g ii c u a ya d e in y t o i

参数辨识方法

参数辨识方法

参数辨识方法一、概述参数辨识方法是指从一组观测数据中确定系统参数的过程。

在工程和科学领域中,参数辨识是非常重要的,因为它能够帮助我们理解系统的行为,并为系统的设计和控制提供基础。

本文将介绍参数辨识的基本概念、常用方法以及应用领域。

二、参数辨识的基本概念参数辨识的基本概念包括系统模型、参数向量、测量数据和误差模型。

2.1 系统模型系统模型是描述系统行为的数学表达式。

对于线性系统,常用的系统模型包括差分方程模型、状态空间模型和传递函数模型。

对于非线性系统,系统模型可以是微分方程模型或其他合适的非线性模型。

2.2 参数向量参数向量是描述系统参数的向量,它包含了需要辨识的参数。

系统的参数可以是物理参数、结构参数或其他与系统特性相关的参数。

参数向量的辨识是参数辨识方法的核心任务。

2.3 测量数据测量数据是指从实际系统中获得的观测数据。

这些数据可以是系统的输入输出数据,可以是连续时间的数据,也可以是离散时间的数据。

测量数据是进行参数辨识的基础。

2.4 误差模型误差模型是描述测量数据与系统模型之间误差的数学模型。

误差模型可以是高斯白噪声模型、马尔可夫过程模型或其他适合的模型。

误差模型的选取对于参数辨识的精度和鲁棒性具有重要影响。

三、常用参数辨识方法常用的参数辨识方法包括极大似然估计、最小二乘法、频域辨识方法和统计分析方法等。

3.1 极大似然估计极大似然估计是一种基于概率统计的参数辨识方法。

它通过最大化观测数据的似然函数,估计参数向量的值。

极大似然估计可以用于线性系统和非线性系统的参数辨识。

3.2 最小二乘法最小二乘法是一种通过最小化观测数据与系统模型之间的平方误差,估计参数向量的方法。

最小二乘法常用于线性系统的参数辨识。

当测量数据存在噪声时,最小二乘法可以利用误差模型对噪声进行建模。

3.3 频域辨识方法频域辨识方法是一种将系统辨识问题转化为频域特性分析问题的方法。

它通过对输入输出数据进行频谱分析,估计系统的频域特性,进而得到参数向量的估计值。

基于神经网络的非线性系统辨识

基于神经网络的非线性系统辨识

基于神经网络的非线性系统辨识随着人工智能技术的不断发展,神经网络技术成为人工智能领域中一个重要的研究方向。

神经网络具有自主学习、自适应和非线性等特点,因此在实际应用中有很大潜力。

本文将介绍神经网络在非线性系统辨识中的应用。

一、什么是非线性系统辨识?非线性系统辨识是指对一些非线性系统进行建模与识别,通过参数估计找到最佳的系统模型以进行预测分析和控制。

在许多实际应用中,非线性系统是比较常见的,因此非线性系统辨识技术的研究和应用具有重要的意义。

二、神经网络在非线性系统辨识中的应用神经网络在非线性系统辨识中具有很好的应用效果。

其主要原因是神经网络具有强大的非线性建模和逼近能力。

常用的神经网络模型包括前馈神经网络、递归神经网络和卷积神经网络等。

下面主要介绍前馈神经网络在非线性系统辨识中的应用。

1. 神经网络模型建立前馈神经网络由输入层、隐含层和输出层组成。

在非线性系统辨识中,输入层由外部输入量组成,隐含层用于提取输入量之间的非线性关系,输出层则用于输出系统的状态变量或输出变量。

模型建立的关键是隐含层神经元的个数和激活函数的选取。

2. 系统建模在非线性系统的建模过程中,需要将输出变量与输入变量之间的非线性关系进行建立。

可以使用最小二乘法、最小均方误差法等方法,对神经网络进行训练和学习,在一定的误差范围内拟合系统模型。

此外,也可以使用遗传算法、粒子群算法等优化算法来寻找最优的神经网络参数。

3. 系统预测和控制在系统建模和参数估计后,神经网络可以用于非线性系统的预测和控制。

在预测过程中,将系统的状态量输入前馈神经网络中,通过输出层的计算得到系统的输出量。

在控制过程中,将前馈神经网络与控制器相结合,在控制对象输出量和期望值不同时,自动调节控制器参数的值来实现系统的控制。

三、神经网络在非线性系统辨识中的优势和挑战与传统的线性系统模型相比,神经网络模型可以更好地描述非线性系统,并且可以用于对于非线性系统的建模和控制。

基于动力学参数辨识的阻抗控制研究

基于动力学参数辨识的阻抗控制研究

基于动力学参数辨识的阻抗控制研究一、内容概要阻抗控制是一种广泛应用于电力系统的控制方法,它可以通过对系统参数的实时辨识和调整,实现对系统阻抗的优化控制。

本文主要研究了基于动力学参数的阻抗控制方法,旨在提高阻抗控制的效果和稳定性。

首先我们分析了阻抗控制的基本原理和方法,以及在电力系统中的实际应用。

然后针对阻抗控制中的关键技术问题,如参数辨识、模型建立和控制器设计等,进行了深入的研究和探讨。

通过对比分析不同方法的优缺点,我们选择了一种具有较高性能和实用性的阻抗控制策略。

接下来我们以某变电站为例,对该阻抗控制策略进行了仿真验证。

通过实际运行数据和仿真结果的对比分析,证明了所提出的方法的有效性和可行性。

我们对未来阻抗控制研究的方向和发展趋势进行了展望,并提出了一些改进和完善的建议。

1. 研究背景和意义随着科技的飞速发展,电力系统和电气设备的性能参数辨识技术越来越受到人们的关注。

阻抗控制作为一种先进的电力系统控制策略,已经在许多电力系统中得到了广泛应用。

然而如何准确地识别和估计系统的动力学参数,对于提高阻抗控制的性能和稳定性具有重要意义。

阻抗控制是一种基于系统动力学特性的控制方法,它通过对系统参数进行辨识和优化,使得系统在运行过程中能够更好地满足预定的性能指标。

然而由于电力系统和电气设备的结构复杂、运行环境多变以及故障模式多样等因素的影响,系统的动力学参数往往难以直接测量。

因此研究阻抗控制中的关键动力学参数辨识问题,对于提高阻抗控制的准确性和可靠性具有重要的理论和实际意义。

本文的研究对于推动阻抗控制技术的发展具有重要的理论和实践价值。

我们相信通过对阻抗控制中动力学参数辨识的研究,将有助于提高阻抗控制的性能和稳定性,为电力系统和电气设备的高效、安全、可靠运行提供有力保障。

2. 国内外研究现状阻抗控制是一种非常重要的电力系统控制方法,它可以有效地提高系统的稳定性和可靠性。

近年来随着电力系统的不断发展和升级,阻抗控制技术也得到了广泛的应用和研究。

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such that
It is well known that neuro identification is in sense of black-box identification. All of the uncertainties can be considered as parts of the black-box. Hence, the commonly used robustifying techniques such as dead-zone or -modification may be not necessary. This is the motivation of this paper.
function, such that, for all , all initial conditions and all
the following inequality holds:
Manuscript received April 17, 2000; revised October 23, 2000. W. Yu is with the Departamento de Control Automatico, CINVESTAV-IPN, Mexico D.F., 07360, Mexico (e-mail: yuw@ctrl.cinvestav.mx). X. Li is with the Sección de Computación, Departamento de Ingeniería Eléctrica, CINVESTAV-IPN, Mexico D.F., 07360, Mexico. Publisher Item Identifier S 1045-9227(01)02039-2.
Index Terms—Dynamic neural networks, passivity, system identification.
I. INTRODUCTION
R ECENT results show that neural-network techniques seem to be very effective to identify a wide class of complex nonlinear systems when we have no complete model information, or even when we consider the controlled plant as a black box [3]. This model-free approach uses the nice feature of neural networks, but the lack of model makes hard to obtain theoretical result on the stability of neuro identification. For the engineers it is very important to assure the stability in theory before they want to apply neural networks to real systems.
We will use passivity theory to analyze the stability of neuro identification. Passivity approach may deal with the poor defined nonlinear systems, and offers elegant solutions for the proof of absolute stability. It can lead to general conclusions on the stability by using only input–output characteristics. The passivity properties of MLP were examined in [2]. By means of analyzing the interconnected of error models, they derived the relationship between passivity and closed-loop stability. To the best of our knowledge, open-loop analysis based on the passivity method for dynamic neural networks has not yet been established in the literature. We will show that a gradient-like learning law can make the identification error stability, asymptotic stability and input-to-state stability. A Simulations of the vehicle idle speed identification gives the effectiveness of the proposed algorithm.
well as some stability properties of passive systems.
Definition 1: A system (1) is said to be passive if there exists
a nonnegative function
, called storage
where , and are nonnegative constants,
is positive
semidefinite function of such that
.
is
called state dissipation rate. Furthermore, the system is said
to be strictly passive if there exists a positive definite function
Abstract—Nonlinear system on-line identification via dynamic neural networks is studied in this paper. The main contribution of the paper is that the passivity approach is applied to access several new stable properties of neuro identification. The conditions for passivity, stability, asymptotic stability, and input-to-state stability are established in certain senses. We conclude that the gradient descent algorithm for weight adjustment is stable in an sense and robust to any bounded uncertainties.
, the
output
of (1) is such that
, for all , i.e., the energy stored in system (1) is bounded.
Following to [1], let us now recall some passivity properties as
II. PRELIMINARIES Consider a class of nonlinear systems described by
(1)
where
state;
input vector;
output vector.
is locally Lipschitz,
is
continuous. It is also assumed that for any
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IEEE T, NO. 2, MARCH 2001
Some New Results on System Identification with Dynamic Neural Networks
Wen Yu and Xiaoou Li
In spite of their successful applications, there are not many results on the stability analysis for neural networks. The global asymptotic stability (GAS) of dynamic neural networks has been developed during the last decade. Diagonal stability [6] and negative semidefiniteness [7] of the interconnection matrix may make Hopfield–Tank neuro circuit GAS. Multilayer perceptrons (MLP) and recurrent neural networks can be related to the Lur’e systems, the absolute stabilities were developed by [14] and [9]. Input-to-state stability (ISS) technique [13] is an effective tool for dynamic neural networks, [16] stated that if the weights are small enough, neural networks are ISS and GAS with zero input. Many publications investigated the stability of identification and tracking errors of neural networks. Reference [5] studied the stability condition when multilayer perceptrons were used to identify and control nonlinear systems. Lyapunov-like analysis is suitable for dynamic neural networks. References [12] and [17] discussed the signal-layer case. References [8] and [10] studied the high-order dynamic networks and multilayer dynamic networks. Since neural networks cannot match nonlinear systems exactly, some robust modifications [4] were applied on the normal gradient descent algorithm [12], [14] and the backpropagation algorithm [5], [17].
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