系统辨识实验报告1

编写并调试动态离散时间模型 LS 成批算法程序。 要求：（1）原始数据由 DU 和 DY 读出。 （2）调用求逆及相乘子程序。 （3）显示参数辨识结果。
二．实验原理：
1.批次处理的方法就是把所有的数据采集到一次性进行处理，但前提是 白色噪声、及 M 序列所共同作用而产生的输出，才能使用最小二乘法。虽然 这种方法的计算量庞大，但经常用于处理时不变系统，方法简单。
三．数据递推关系图：
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四．实验运行结果：
函数界面示意图： 6. 只显示结果界面： 7. 显示过程的参考界面：
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心得体会
我很喜欢这个课程的期末考核方式，不用再拘泥于在题目当中对该课程的了 解，而是通过 4 个 C 语言设计的练习来达到学习的目的，而且对以后的学习还有 很大的帮助。
在编写 C 语言的过程中，也遇到了一些阻碍，特别是在编写第 3,4 个的时候。 比如：用的数组太多，并且未将其初始化，运行出来的结果经常是很长的一段随 机数；或者一模一样的程序有时候就可以正常运行，有时候就总是出现报错…… 这些都是让我心塞了两周的问题。在这些问题解决之后，运行出来的结果却与实 际模型参数的出入有点大，于是又重新查找第 2 个实验是否是 M 序列产生的方式 有问题。通过对初始化寄存器赋给不同的值，可以让结果与真实模型参数之间的 误差达到最小。
相
xishu(4,1)
乘
列矩阵
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四．实验运行结果：
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实验 4
一．实验内容及要求：
编写并调试动态离散时间模型 LS 递推算法程序。 要求：
（1）原始数据由 DU 和 DY 读出。 （2）显示参数辨识结果。 （3）设置选择变量决定是否输出中间结果。
二．实验原理：
1.基本思路： 新的估计值 sita'(k+1)=老的估计值 sita'(k)+修正项
3. 在 gener 子函数中产生 M 序列 u(k)保存到文本文件中。 4. 在 output 子函数中，通过对 input 子函数（读入 v(k),u(k)的数据）、 deal 子函数(由公式 y(k)(k-1)+(k-2)=u(k-1)+(k-2)+v(k)求 y(k))的调用 来达到生成 y(k)序列并保存到文本文件中。
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四．程序设计框图：
main 函 数
gener 子 函数
产生 DU
output 子 函数
产生 DY
退出程序
五．程序运行流程图：
1. main 函数：
input 子 函数
输入 DU， DV
deal 子 函数
得 DY
2. gener 函数：
3. output 函数：
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实验 3
一．实验内容及要求：
通过这学期对系统辨识这个课程的学习，让我了解到系统辨识在建立数学模 型的方面的重要性。对于不了解系统的工作机理的人来说，也有了一个可以知道 系统模型的构建方法。但是也必须要我们对所构建模型有一个较为清醒的认识， 比如要知道模型的类型，如果是动态模型，则要知道模型的参数或者阶次（但是 权函数模型就不需要事前知道模型的参数或者阶次，不知道这种方法有没有什么 我们不知道的缺陷）。在处理数据上，又一次让我了解到世上没有两全其美的事 情，计算的复杂程度和精度就好像鱼和熊掌不能兼得。也正是因为这样，才会成 为促使人们在这方面的不断寻找最优化算法的动力。在对模型进行研究时，都是 从最简单的模型开始研究，比如在没有噪声的情况下，所得到的模型参数就为系 统模型真实参数。进一步，在白色噪声的情况下，所得到的参数就为系统模型真 实参数的估计……通过这样的推理，就可以得到 LS 在系统辨识问题上的普适性， 不管系统受怎样的干扰，只要通过一系列的变换，最后还是通过 LS 来解决模型 参数的确定工作。
实验 2 ................................................ 错误!未定义书签。 一．实验内容及要求： ............................... 错误!未定义书签。 二．实验原理： ..................................... 错误!未定义书签。 三．软件设计思想： ................................. 错误!未定义书签。 四．程序设计框图： ................................. 错误!未定义书签。 五．程序运行流程图： ............................... 错误!未定义书签。
1. 基本模型：y(k)=-a1y(k-1)-a2y(k-2)+b1u(k-1)+b2u(k-2)+v(k)。 2. 引入信息矩阵 P(k)，维数为 4*4，初始化为 10^5~10^12*E 的一单位 阵。gama(k)为修正系数，为无穷小标量。x(k+1)=[-y(k) -y(k-1) u(k) u(k-1)]。sita'=[a1 a2 b1 b2]。y(k+1)=DY[k+3]。 3. sita'(k+1)=sita'(k)+gama(k+1)*P(k)*x(k+1)*[y(k+1)-x'(K=1)* sita'(k)]； 4. P(k+1)=P(k)-gama(k+1)*P(k)*x(k+1)*x'(k+1)*P(k)； 5. gama(k+1)=1/[1+x'(k+1)*P(k)*x(k+1)];
实验 3 ................................................ 错误!未定义书签。 一．实验内容及要求： ............................... 错误!未定义书签。 二．实验原理： ..................................... 错误!未定义书签。 三．程序数据流程图： ............................... 错误!未定义书签。 四．实验运行结果： ................................. 错误!未定义书签。
2.构造模型 Y=X*sita+V 3．Y=[DY(3) DY(4) DY(499) ]已知 n=2,L=500,可知 m=497
所以有 X=
三．程序数据流程图：
X(m,4) 矩阵
转
TX(4,m)
置
矩阵
Y(m,1) 列矩阵
相 乘ji1(4, 4)方阵
求 逆
ni(4, 4)方阵
相
ji2(4,m
乘
)矩阵
4
invertible!“。
四．程序结构框图：
main 函 数
MulOp 子 函数
矩阵乘积
Inv 子 函 数
矩阵求逆
退出程序
way1 键 盘 输入矩阵
way2 文 本 输入
矩阵
qiuni 子函 数
Mul 矩阵乘 积子函数
五．运行示意图：
1. main 函数的主界面：
2. MulOp 子函数的界面：
3. 在 MulOp(a,b,c)子函数中，有两种输入矩阵的方式：way1，way2。 相对应的功能为键盘输入，文本输入。并且两者在处理矩阵时，都调用了 Mul 函数。
4. 在 Inv()子函数中，输入和显示原矩阵，和其相应的逆矩阵。调用 qiuni（double FangZ[][M],double FZNi[][M],int n）子函数，可以都得 到原矩阵的逆矩阵。但当原矩阵不可逆时，系统输出为”The array is not
，及可得
+
+
+
C 0
Байду номын сангаас
C 1
C 8
输 出
图中 Ci 表示反馈的两种可能连接方式，Ci=1 表示连线接通，第 9-i 级 加入反馈中；Ci=0 表示连线断开，第 9-i 级未参加反馈。
系统产生 M 序列的结构流程图：
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初始化寄存器 a=[1,1,0,0,0,1,0,1,0]
移位寄存器 c=[0,0,0,1,0,0,0,0,1]
系统辨识实验报告
学院：信息科学与技术学院 专业：自动化 日期：2016/4/26
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目录
实验 1 ................................................ 错误!未定义书签。 一．实验内容及要求： ............................... 错误!未定义书签。 二．实验原理： ..................................... 错误!未定义书签。 三．软件设计思想： ................................. 错误!未定义书签。 四．程序结构框图： ................................. 错误!未定义书签。 五．运行示意图： ................................... 错误!未定义书签。
1. ............................................................. LabWork1 错误!未定义书签。 2. ............................................................. LabWork2 错误!未定义书签。 3. ............................................................. LabWork3 错误!未定义书签。 4. ............................................................. LabWork4 错误!未定义书签。
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实验 1
一．实验内容及要求：
1.编出矩阵 A 与 B 相乘得到的矩阵 R 的运算计算机程序 要求： （1）A 和 B 的维数及数值可通过键盘及数据文件输入 （2）计算结果 R 可由屏幕及文件输出 2.将 1 改写为子程序 3．查找有关的资料，读懂及调通矩阵求逆程序，并改写为子程序。
二．实验原理：
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3. Inv 子函数的界面： 4. 通过键盘操作计算两个矩阵的乘积：
5. 求方阵的逆矩阵：
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实验 2
一．实验内容及要求：
编写并调试动态模型仿真程序： 模型：y(k)(k-1)+(k-2)=u(k-1)+(k-2)+v(k) 已知：白噪声{v(k)}数据文件为 DV，数据长度为 L=500 要求：（1） 产生长度为 L 的 M 序列数据文件 DU
实验 4 ................................................ 错误!未定义书签。 一．实验内容及要求： ............................... 错误!未定义书签。 二．实验原理： ..................................... 错误!未定义书签。 三．数据递推关系图： ............................... 错误!未定义书签。
1. 两个矩阵 A、B 相乘得到 C 矩阵，首先要满足的条件是 A 的列数与 B
行数相等，否则不能相乘。当满足条件后，根据 C（i,k）= 可以求得 C 矩阵。
2. 当求矩阵的逆时，首先要判断其是否为方阵，若是则可以对其进行 下一步的操作。本次实验中求逆主要是通过构造一个增广矩阵（FangZ | E） 矩阵的初等行变换得到（E | FZNi）的这样的一个矩阵就可以求得矩阵的逆。 若矩阵 FangZ 不是满秩矩阵时，FangZ 没有 FZNi 。通过这样的求逆方式， 避免了大方阵的求取行列式运算。
M 序列的长度为
L=500
i
=1
Y
i
<L
N
输出 M 序列
M 序列 DU(i)=a(i)
寄存器向前移 1位
三．软件设计思想：
1. 该软件的主要功能是：产生 M 序列赋给 u(k)保存在文件中；由 u(k) 和 v(k)求得 y(k)保存在文件中。
2. 在 main 函数中给出 3 个选择：求 u(k)；求 y(k)；退出程序。其相 对应的函数名称为 gener，ouput，exit。
三．软件设计思想：
1. 确定该软件的功能主要有：键盘输入两个矩阵然后相乘；文本 data 输入两个矩阵将结果放在文本 result 中；键盘输入一个方阵求得其逆矩阵。 其中前两个的矩阵相乘运算部分设置为一个函数 Mul。
2. 在 main 函 数 中 提 供 两 个 关 于 矩 阵 的 选 择 ： multiplitation ； invertion。其相对应的子函数为 MulOp(a,b,c)，Inv()。
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四．实验运行结果： ................................. 错误!未定义书签。 心得体会 ............................................. 错误!未定义书签。 附录（实验代码） ..................................... 错误!未定义书签。
（2） 产生长度为 L 的模型输出数据文件 DY
二．实验原理：
由于在现实中，白噪声序列很难求，所以寻找到 M 序列在一定程度上可 以代替白色噪声序列。由 L=500，所以 n=9。
根据 M 序列的特征方程：
可知 9 阶移位寄存器的多项式为
c=[0,0,0,1,0,0,0,0,1]
9 级线性移位寄存器：