系统辨识理论

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系统辨识理论范文第1篇

关键词：电力系统；变电设备；检查维护

1. 变电运行设备检修技术分析

1.1 变电运行设备检修的必要性

想要使电网安全稳定的运行，必须要保证变电设备处于正常的运行。变电设备是整个电网不可或缺的部分。做好变电运行设备的检修工作至关重要，这样可以有效解决变电设备在运行中存在的各种问题，从而有效保证变电设备处于高效运行当中。因此，供电企业要定期对变电设备进行检修，动态监督变电运行状态，有效排除变电设备存在的隐患，确保变电设备安全稳定的运行。电力系统变电运行设备日常维护工作，主要包括对运行设备的巡视检查、隐患排除、事故处理、设备验收等工作。供电企业应定期的对变电运行设备进行巡视检查工作，首先可以发现变电运行设备存在的隐患，其次可以为变电运行设备的检修提供有效的依据。变电运行设备的检查维护工作需工作人员掌握设备运行的基本原理、对设备是否正常运行，能够做出准确的判断，除此之外，还应熟练掌握变电运行设备，检查维护的相关制度与规定。不能盲目进行变电设备检修工作，否则将会给整个电网造成严重的影响。

1.2变电运行设备的检修

1.2.1 对变电运行设备的日常检修技术

变电运行设备需要供电企业安排专业人员进行日常的巡查工作，这是保证变电设备能够正常运行的关键，只有变电设备巡视人员对变电运行设备巡视时时刻保持谨慎的态度，才能更好的发现变电运行设备存在的安全隐患，并将存在的隐患及时排除。变电运行设备巡视工作一般分为用电高峰高负荷巡视、日常交接班巡视、晚间闭灯巡视等。在用电高峰期是变电设备处于高负荷，这时存在的安全隐患极易发展成为安全事故，所以这个时期是巡视人员应该进行重点的巡视，不能有丝毫的工作怠慢，否则将会造成严重的后果。夜间闭灯巡视，是巡视人员在闭灯的环境下对变电运行设备进行检查工作（如变电设备接头有没有发热烧红的现象、电晕发电是否正常等情况的产生。）。

对变电运行设备进行检查的方法方式多种多样，其目前使用较多的有耳听检查法、仪器检查法、目视检查法、鼻嗅检查等方法。

在这些检查方法中有较多是靠人体的感觉器官进行分析判断，如耳听检查法、目视检查法等，这些利用人体感觉器官进行判断的方法，需要变电运行设备检修人员要具备一定的工作经验，否则这些方法很难起到真正的效果。仪器检查方法是变电运行检修人员最常用到的方法，也是最为使用的方法手段。仪器检查法是变电运行检修人员借助测量测试仪器，对变电设备进行检查，是发现变电设备隐患的重要途径。

1.2.2 变电运行设备在线监控技术

由于科学技术不断的发展与创新，目前在线监测技术也在变电运行设备监控方面得到广泛的应用。这种新技术依托于电子计算机技术、网络技术、通讯技术的迅猛发展。在线监测技术可以通过电子计算机自动巡视，检修人员可以在线进行监控，这样可以大大的节约人力物力，弥补供电企业变电运行设备检修人员不足造成的影响，有效提高检修人员工作效率。在线监控技术还可以对供电电网其他方面进行监控，比如电网的避雷设备、互感器、电容器等设备的监控。

1.3. 变电运行跳闸维修技术

1.3.1 变电运行跳闸故障

变电运行跳闸故障主要有主变开关跳闸故障和线路开关跳闸故障，变电运行主变跳闸故障又可以分为主变三侧跳闸变电运行故障以及主变低压侧跳闸变电运行故障。造成主低压侧跳闸变电故障的因素有：母线断路、开关接触不良、电压不稳等，判断究竟是由何种因素引起主要依据输入端端子以及输入、输出的检测数据。

1.3.2 变电运行跳闸故障的排除

在出现线路跳闸故障时，检修人员一定要尽快的进行检查与保护工作。在故障发生之后，其他变电设备正常时，主要检查的是跳闸开关和消弧线圈的工作状况是否正常，如果变电开发是弹性结构，在检查时应对弹簧储能运行情况进行重点检测，当开关是电磁型开关，要对开关动力保险进行检查等。

1.3.3 主变低压侧开关跳闸故障的排除

变电设备在进行主变低压侧过流保护动作时，供电企业的检修人员应对变电站设备进行全面的检查，主要包括对变电设备中线路保护和变电设备中主变保护的检查，以寻找变电跳闸的原因，据此判断保护的情况。在实际的检修中，当变电设备主变低压侧是造成过流保护唯一变电故障原因，则可以排除线路故障，再进行输出端子的检查，最后对变电设备输入端设备进行检查。综合上面对变电故障进一步的检查处理。当主变低压侧过流保护动作的同时也存在着线路保护动作，可以根据线路是否开关，可以直接断定为线路故障，由此可见变电故障检修人员在进行变电设备检查时，不仅要对线路出口位置进行检查，也应对整条线路进行全面的检测，只有在排除线路故障后，才能进行主变低压侧开关跳闸故障的处理工作，在进行变电故障排除时应采取隔离措施、拉闸断电等做进一步处理。

变电站内一般有较多的设备，电力企业应该对这些设备进行定期的检查并要严格的记录，对变电设备运行状况进行全面的了解，从而保证变电设备安全有效的运行。

2. 变电运行设备维护技术水平的提高

2.1打造一批高素质的变电检修队伍，

2.1.1 加强变电检修人员安全教育工作

变电运行设备的检修具有一定的危险性。变电运行设备检修工作比较的繁琐、乏味、复杂，变电运行设备的检修工作量比较大，需要对众多的变电设备进行维护检查工作，在这种情况下，很容易引起工作人员心理麻痹。据不完全统计，在变电运行设备维护中发生的安全事故，80%以上都是由于z修人员工作失误造成的。这主要是由于变电运行设备检修人员安全意识不强所造成的。

供电企业在变电检修人员上岗工作之前应对其进行安全教育培训工作，还要进行相关的考核，只有在考核合格之后才能上岗工作，还要将强检修人员工作时的安全监督力度。

2.1.2 提升变电检修人员的技术水平

变电运行设备检修是一项专业性非常强的工作，只有工作人员具备完善的专业知识与技能才能够更好的工作，所以供电企业应该在变电检修人员上岗工作前，对其进行专业知识和技能培训，还要进行相关测试，以防工作人员忙于应付，工作人员在检修工作中缺乏相关技术知识造成安全事故的发生。变电检修人员不仅要具备丰富的理论知识与技术，还要掌握变电运行的相关法律方法，以提高变电运行检修人员的综合素质。

2.2 提高变电运行设备检修技术的创新力度

2.2.1 推行标准化管理

标准化管理可以有效提高检修人员工作的效率，在处理一般性问题更加的快速，降低检修人员在工作中出错的几率。标准化管理对于每一项技术工作都有相应的模板、操作流程，对变电运行检修人员具有比较强的指导思想。

2.2.2 加强技术创新力度

变电运行设备检修效率的提高离不开新技术的应用和创新。供电企业应该持续不断的加强科技创新力度，在吸收先进的变电运行检修技术，还有进行不断的技术研究与创新，只有创新才能够保证企业有充足的竞争力。从而确保企业能够在激烈的市场中生存下来。如升级变电设备检查系统，提高系统的自动化智能化，开创新的变电检修方式方法、提出新的电设备检修管理思想等。这些都可以提高供电企业员工的工作效率。

结束语：

随着我国改革不断的深入，供电企业所面对市场竞争压力越来越大。智能电网成为供电企业未来发展的新趋势，只有不断的进行技术创新与改革才能够不断提升企业的竞争能力，提升电力行业工作人员的工作效率，提高工作人员的技术水平。

参考文献：

[1] 苏海瑞.论电力系统运行设备检修技术分析[J].建筑工程，2017（2）：26

[2] 颜斌.电力系统变电运行设备检修技术分析[J].学术研究，2013（3）：221

系统辨识理论范文第2篇

【关键词】电力系统；变电运行；安全管理；设备维护

在电力系统中，变电运行代表的是一种工种，主要负责变电站的值守，对电力设备进行日常维护以及巡视管理等，以保证电力设备的正常运行和有效使用。变电运行的主要特点是维护的设备较多，在日常的工作中经常出现问题和障碍，工作人员也相对分散，难以集中管理。变电运行的重要性不言而喻，因此要加强对变电运行存在问题的发现和解决。

1 电力系统变电运行中存在的问题

变电系统的安全管理与设备维护对整个电力系统的安全运行具有重要的影响，同时也关乎着供电的质量和效率，关系着人们的正常生活。但是，我国的电力系统变电运行的过程中依然存在着诸多问题，影响整个电力系统的安全性和稳定性。主要表现在以下几个方面：

1.1 单位对安全管理的重视度不够

大多数的单位都对自己电力系统变电运行管理中运用的技术非常自信，认为不会出现安全故障和隐患，对安全管理的重视程度较低。但是在实践中，往往发生的安全事都是由于安全管理措施没有落实到位、基础安全设施并不合理造成的。在我国的电力运输和配送中，也经常会因为对安全细节的忽略而导致一系列的安全问题，从而造成巨大的经济损失，也为居民的生活稳定和安全造成了影响。

1.2 缺乏完善的安全管理系统

在我国，很多电力单位都没有完善和系统的安全管理体制，对于变电运行安全管理工作并没有统一的工作规范，导致电力单位对其技术和设备的检查工作难以规范化和体制化，使变电运行的安全无法得到保证。当发生安全问题时，同样缺少快速有效的应急预案，导致应急工作混乱，难以实现变电的正常运行。

1.3 工作人员缺乏安全意识

在电力系统的变电运行中，每一步骤的实行都离不开相应的工作人员，可以说工作人员的操作是影响变电安全的重要意因素之一。但是，我国多数的电力企业的工作人员普遍缺乏安全意识，工作态度不积极，只有在单位要求进行安全管理与设备维护工作或者是领导进行检查时，才会主动对变电运行进行管理和维护，在日常甚少主动进行维护和管理工作。但是变电设备经过长时间运行不可避免的会出现设备磨损以及老化的现象，如果相关的工作人员不能够及时的发现问题并解决，很容易引发安全事故，影响整个电力系统的运行，使得单位受到更大的经济损失。

1.4 基础设施不配套

变电站的设备会随着新技术标准的应用而不断的更新换代，但是在实践中仍然会存在一些更换不及时或者没有进行更换的设备，从而导致变电站设施不配套。在变电运行中使用不配套的设备无疑会增加安全风险，导致安全事故。

1.5 缺少及时的更新和维护

在变电运行的过程中，会出现设备的磨损和老化现象，这就需要工作人员进行定时的安全检查、预试定检以及更换，以保证变电运行的安全。在实际操作中，工作人员难以真正实现对技术和设备的及时更新和维护，造成设备在不良状态下持续运行，不但影响变电站的工作效率，严重的还会造成安全事故，威胁人身安全。

2 提高电力系统变电运行安全以及设备维护的措施

变电运行安全与变电设备的管理维护对于电网的安全稳定以及高效运行具有重要的影响，变电过程中出现的任何问题都有可能引发安全事故，造成无法估量的经济损失。相关单位要加强对于安全管理的重视，采取积极有效的措施，做好变电运行的安全管理和设备维护工作。

2.1 健全变电运行安全管理制度

建立健全系统的变电运行安全管理制度对于降低变电运行的风险，提高电力系统的稳定性和安全性具有重要的影响。为了避免不当操作以及不规范工作带来的影响，单位可以从设备、技术以及人员三个方面建立积极有效的安全管理系统。首先，在设备管理上，要对设备进行定期的维护和检查，对存在问题的设备及时的进行维修或者更换，防止重大事故的出现。在技术方面，要促进新技术的应用和开发，不断提高工作效率和质量，提高电力系统的稳定性与安全性，更高的带动电力单位的工作活力。在对工作人员的管理上，要加强对员工的培训，以讲座、技术交流以及竞争的方式提升员工的操作和技术水平，实现新问题的及时和有效解决，保证安全管理工作的顺利进行。

2.2 建立员工培训机制

电力企业对员工进行培训可以从以下几个方面入手，一是提高工作人员的安全意识，对员工进行安全方面的宣传教育，让员工认识到自身工作的重要性，提高员工对工作的重视程度。另外，加强对员工工作指导的规划，通过规范操作、明示改进措施、验收成果等，形成一套完成的工作思路，保证工作的井然有序，提高工作质量和效率。二是提高员工处理突发事故的能力，单位要定期开展事故分析学习和事故演习强化工作人员的应急能力，让员工在不断的模拟中总结经验和教训，避免类似事故的发生。另外，通过培训还可以增加员工之间的交流合作，提高员工的凝聚力和责任心，有利于变电站安全管理工作的顺利完成。

2.3 落实变电系统的分析制度

电力企业应该建立变电系统的分析制度，对变电站内的安全运行情况以及变电站的工作情况进行每周一次的分析和总结，及时发现问题和总结现状，采取有效的措施进行改进。

2.4 加强基础设施的建设

加强基础设施的建设，要注意以下几点。首先，保证接地线与接地刀闸的数量与位置符合标准，保证接地的牢固性。其次，对主变、高抗冷却系统进行管理，对换风冷电源进行及时的切换，并检查备用电源和风机的工作状态，避免因为系统温度过高导致主变绝缘受损引发系统跳闸的问题出现。另外，配合使用五防接地桩，提高解锁钥匙的管理力度，促进管理的程序化和规范化。

2.5 严格落实检查制度

要增加工作值班人员对变电系统的巡视次数，并且严格要求工作人员在巡视中进行标准化的作业，并做好相关记录。如果出现变电站的故障，要及时采取措施进行解决，以保证电力系统的正常运行。

2.6 加强对变电设备的检查维护

操作人员要及时的对设备进行检查和维护，尤其是在天气不好，比如低温、雷雨或者高温天气下，更要加强对设备的检查、维护和保养。注意冲油设备的油面、油温以及避雷针、防水等的检查。并设置应急装备，在事故发生后能够及时有效的作出反应，快速恢复变电站的正常工作，保证电力系统的稳定运行，维护人们生活的正常进行。

3 总结

电力系统变电站运行安全管理与设备维护是一项复杂且系统的工程，电力单位要完善变电站安全管理和维护机制，规范工作细节，严格落实检查和监控工作，及时发现和解决存在的安全隐患和安全问题，保证电力系统的正常运行。

参考文献：

[1]王莉香.牛彦丽.电力系统变电运行的安全管理及设备维护的有关探讨[J].电源技术应用，2013（08）.

系统辨识理论范文第3篇

[关键词]空调系统 水力平衡阀 使用

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0361-01

1.暖通空调水系统流量变化趋势分析

对于静态的暖通空调水管路系统（不含动态调节元件），包括串联系统和并联系统二大类。

1.1 串联水系统流量特性分析

串联管道系统中各个部件的流量是一致的，即：

Q1：Q2=Q3=Q4…Qn=Q0

（Q1…Qn系统中第1到n个支路的流量，Q0：系统中各个支路的总流量）

1.2 并联水系统流量特性分析

并联管道系统中各个部件的流量与相应的管道特性阻力数开根号的倒数成正比，即：

Q1：Q2…：Qn=1/（Sp1）051/（Sp2）05：…1/（Spn）05

Q0=Q1+Q2+Q3+：…Qn

（Q1…Qn：系统中第1到n个支路的流量，Q0：系统中各个支路的总流量，Sp1…Spn，：系统中第1到n个支路的管道特性阻力数）

1.3 串并联组合水系统流量变化趋势分析

绝大多数的管道系统均为串并联组合系统，对于任何串并联复合系统，均可按电路模拟法将其简化为并联系统：

简化水系统管道采用如下公式：

1）串联水系统

Sp=Sp1+Sp2+Sp3…+Spn：串联系统总的管道特性阻力数。

Sp1…Spn：系统第1到n个串联部件的管道特性阻力数。

2）并联水系统：

1/（Sp）05二1/（Sp1）051/（Sp2）05…+1（Spn）05

将水系统简化成简单的并联系统后，按管道特性阻力数对流量进行分配，然后逐级按同样方式对各支路计算系统流量。

综上所述：

1）串并联组合系统各分支路的管道特性阻力数，不变时，网路的总流量在各分支管段中的流量分配比例不变.管道总流量增加或减少多少倍，各分支管道上的流量也相应蛇增二或减少多少倍：对于不含任何动态调节元件的空调水系统.均可视为串并联组合系统，其各个环路的管道特性阻力数S，为定值，因此在这些系统中，当管路的总流量发生变化时，系统各个分支环路的流量等比例的发生变化，并且流量分配比值保持不变。

2）在串并联组合系统中，当某一个管段的管道，：正阻力数发生变化时，网路的总管道特性阻力数也会随之变化，总流量在冬管段中的分配比例也随之发生变化。因此对于空调系统，应在管路系统初调试时本各个支路的管道特性阻力数比值调至一个合适的比例，并且在运行的过程中保持不变，以保证空调水系统流量的合理分配。

2.暖通空调系统末端设备负荷变化趋势分析

影响暖通空调系统末端设备负荷变化的因素有以下几种：

1）大气环境温度变化的影响

大气环境温度变化是影响空调系统末端设备负责的三要因素。

由大气环境温度变化引起的末端设备负荷由以下公式计算：

Q大=A×K×t

Q大：由大气环境温度变化引起的末端设备负荷;

A：传热面积;k：传热系数;t：室内外温差。

由上式可见，大气环境温度引起的末端设备负荷与传热、传热系数、室内外温差成正比。对于处于稳态过程的空调系统.三于在某一时刻的室内外温差对所有的空调区域都是相同的，因此由大气环境温度变化而引起的各个末端设备负荷比值仅与各自的传热面积的传热系数有关，而与室内外温差无关，即：

Q大1：Q大2：…Q大n=A1K1：A2K2：Ankn

也就是说，不管大气环境温度如何变化，各个末端设备的负荷比值保持不变。这是大气环境量度对末端设备负荷变化影响的重要特性，也是供暖制冷系统中通过谓质法和谓量法调节供热制冷量以满足空调区域舒适度要求的主要依据。

2）建筑物内冷热源变化的影响

空调区域人员的发热量、电器设备的散热量、食物的散热量等都会对末端设备负荷产生影响，面且这些影响会随着时间、区域的不同有很大的差异，比如餐馆在中午时这种影响就非常大，反之对于宾馆客房这种影响就非常小。所以对于不同E域的末端设备，冷热源在不同的时间对于负荷的影响差异很大。

3）人为因素的影响

由于人开关门、窗户等因素也会造成末端设备负荷的增加，从而造成能量的流失。人为因素对不同末墙负荷变化影响的差异也很大，且是随机的。

4）内墙传热的影响

对于室内的有些内墙，如隔壁为过道和楼梯间的，还存在着内墙传热问题。这些传热损耗也会对末端设备的负荷产生影响。

综上所述，空调系统末端设备的负荷由以下部分组成：

Q总=Q大+Q内源+Q人+Q内墙

Q总末端设备总负荷;Q大大气环境温度引起的末端负荷;Q人：人为因素引起的末端负荷;Q内墙：内墙传热引起的负荷）

在不同的空调区域以上四种因素在总的末端设备负荷中所占的比例不同。一般情况下，对于大部分的空调区域，由大气环境温度差异所引起的末端设备负荷在总负荷中占绝大部分比例。

因为由大气环境温度变化引起的各个末端设备之间负荷的比值是恒定的，不随室内外温差的变化而变化，而大气环境温度引起的负荷在末端设备总负荷中占很大的比例，因此在大部分空调区域（饭店、桑拿房和浴室除外），可以近似地认为各个末端设备之间所需负荷的比值是恒定的，也就是各个末端设备所需冷（热）水量是近似等比例变化的。

3.水力平衡阀调节水系统流量变化与负荷变化趋势的协调一致性

如上所述，对于静态的暖通空调水系统，各个分支环路的流量是随着总流量变化而等比例的增加或减少的，也就是各个环路的流量比值是恒定的;而由于在大部分空调区域，各个末端设备负荷变化也是近似等比例的，也就是末端设备所需要的流量比值是近似恒定的。

一般情况下，这两种比例关系是不相同的，这就导致静态水力失调。

3.1 静态水力失调和静态水力平衡

由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使各个末端设备的实际泣量比值与设计要求流量比值不一致，引起水系统的水力失调，叫做静态水力失调。

静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的，是当首我国暖通空调水系统中水力失调的主要因素。

通过在管路系统中安装水力平衡阀，并在系统的初谓试时按垦―定的步骤进行调节，使各个环路的流量分配比值与末端设备所需的流量比值相同，从而实现静态水力平衡。

实现了静态水力平衡的系统，由于管道系统的流量分配比例与各个末端设备负荷的比例基本一致，因此当外界环境温度发生变化引起各个末端设备所需负荷近似等比例变化时，只需

调节空调水系统总流量（调量法），就可使各个末端设备流量同时等比例变化，从而使各个末端设备同时满足负荷变化要求。这种方法是代价低廉而效率很高的。

3.2 水力平衡阀调节水系统流量变化与负荷变化趋势的优势和局限性

通过水力平衡阀调节水系统流量变化与负荷变化趋势的协调一致性，可以使系统根据各个末端设备负荷的变化很方便地进行调节，极大地简化了变流量系统调节的复杂性。

但是这种调节方式仅仅适用于对调节精度要求不高、大气环境温度引起的末端设备负荷在总负荷中占较大比例的空调系统。

对空调精度要求较高、或者大气环境温度引起的末端设备负荷在总负荷中比例较小的系统，可以采用二步调节法，即把静态平衡阀作为系统初调节的一种方式，通过它的平衡作用消弱系统水力失调的程度，然后在相关的部位或者末端设备处安装各种动态或电动调节装置，从而实现对系统的精调。

系统辨识理论范文第4篇

【关键词】Matlab;参数辨识;最小二乘法;辅助变量法

1.系统辨识的基本理论

系统辨识是根据系统的输入输出的时间函数来确定描述系统行为的数学模型，是现代控制理论中的一个分支。对系统进行分析的主要问题是根据输入时间函数和系统的特性来确定输出信号。它包括确定系统数学模型结构和估计其参数的方法。系统辨识的流程如图1所示。

图1 系统辨识过程流程图

2.模型参数辨识的方法

系统辨识包括模型阶次辨识和参数辨识。经典参数辨识的方法主要有他包括脉冲响应法、阶跃响应法、频率响应法、最小二乘法、相关分析法、谱分析法和极大似然法等，其中最小二乘法是最基本和最经典的，也是其他方法基本的思想的来源。比如辅助变量法。

2.1 最小二乘法辨识

考虑如下CAR模型：

（1）

参数估计的任务是根据可测量的输入和输出，确定如下个参数：

对象（1）可以写成如下最小二乘形式：

（2）

现有L组输入输出观测数据：

利用最小二乘法得到系统参数的估计值为：

（3）

2.2 辅助变量法辨识

当为有色噪声时，利用最小二乘法进行参数辨识时往往得不到无偏一致的参数估计量。在这个时候可以引入变量，然后利用最小二乘法进行辨识就可得到无偏一致的参数估计量。

因此，对于线性或本质线性系统，其过程的模型都可以化成最小二乘形式，考虑如下所示的模型方程：

（4）

将上式写成最小二乘格式，则得：

假定存在一个辅助变量矩阵，维数与H相同，它满足以下极限特性：

式中Q是非奇异矩阵。

如果辅助变量满足上述条件，则有：

（5）

图2 系统仿真图

3.建模实例

3.1 非参数模型辨识

某被控对象的数学模型可以表示为：，式中：

;

为白噪声，编制MATLAB程序，分别对上述对象进行ARX建模和辅助变量法建模，并比较两种方法得到的脉冲响应。

程序：

clf;

A=[1 -0.5 0.7];B=[0 1 0.5];

tho=poly2th（A，B）

u=idinput（300，'rbs'）;

y=idsim（[u，randn（300，1）]，tho）;

z=[y u];

ir=iv4（z，[2 2 1]）

Discrete-time IDPOLY model：A（q）y（t）=B（q）u（t）+e（t）

A（q）=1-0.5328 q^-1+0.691 q^-2

B（q）=0.9245 q^-1+0.4155q^-2

Estimated using IV4 from data set z

Loss function 1.04941 and FPE 1.07777

Sampling interval：1

th=arx（z，[2 2 1]）

Discrete-time IDPOLY model：A（q）y（t）=B（q）u（t）+e（t）

A（q）=1-0.4918 q^-1+0.7088 q^-2

B（q）=0.9307 q^-1+0.4477 q^-2

Estimated using ARX from data set z

Loss function 1.03855 and FPE 1.06662

Sampling interval：1

imp=[1;zeros（19，1）];

irth1=idsim（imp，ir）;

irth=idsim（imp，th）;

plot（irth1）

hold on

plot（irth，’r’）

title（‘impulse responses’）

系统仿真图如图2所示。

利用GUI图形用户界面进行辨识，如图3所示：

图3 GUI for identification

在Import输入输出数据后就可以在主界面的Estimate下拉列表中选择Parame-terMpdels命令进入模型辨识界面.在模型辨识界面可以进行模型选择，模型阶次的选择，当选择好参数后进行Estimate，得到辨识结果（如图4、图5所示）：

图4 辨识结果

图5 辨识结果

可以看到辨识结果同直接输入命令得到的结果相同，原因在于图（下转封三）（上接第199页）形界面调用的命令和程序代码调用的命令是一样的。

3.2 参数模型辨识

对时间序列：

分别采用最小二乘法估计、辅助变量法进行AR模型估计，并绘制频谱图.式中为有色噪声。

程序：

v=randn（501，1）;

y=sin（[1：500]'*1.2）+sin（[1： 500]'*1.5）+0.2*v（[1：500']）+0.1*v（[1：500]）;

thiv=ivar（y，4）;

thls=ar（y，4）;

giv=th2ff（thiv）;

gls=th2ff（thls）;

figure（1）

bodeplot（gls，'--'）

hold on

bodeplot（giv，'r'）

系统仿真图为：

图6 系统仿真图

4.结论

通过介绍系统辨识基本理论，最小二乘辨识和辅助变量辨识方法。利用MTALAB系统辨识工具箱进行了实例仿真，通过两种不同的方法得到了相同的辨识结果。引用的例子辨识结果较好，如果改变模型参数，辨识精度将会受影响，辨识结果受模型结构以及噪声的影响较为严重，具体内容不在本文内容研究之内。在具体辨识时要根据具体情况采用不同的方法。

参考文献

[1]潘立登，潘仰东.系统辨识与建模[M].北京：化学工业出版社.

[2]齐晓慧，黄建群，董海瑞，杨志军.现代控制理论及应用[M].北京：国防工业出版社.

[3]郑征，田书.基于Matlab的辅助变量法参数辨识与仿真[J].计算机应用与软件，2004，21（7）：127-129.

[4]齐晓慧，田庆民，董海瑞.基于Matlab系统辨识工具箱的系统建模[J].兵工自动化，2006，25（10）：88-90.

系统辨识理论范文第5篇

【关键词】PID控制 神经网络 系统辨识 模型构建

1 神经元基础模型分析

单神经元是一种被称为MoCulloch-Pitts（1943年）模型的人工神经元。它是模仿生物神经元的结构和功能、并从数学角度进行描述的一个基本单位，由人脑神经元进行抽象简化后得到。人工神经元是神经网络的最基本的组成部分。

2 基于神经网络的辨识

系统辨识（System Identification）是现代控制理论中一个很重要的组成部分。在现代的控制过程中，由于系统越来越复杂，被控对象的实际数学模型已经无法进行精确的给定与描述，故需要一门控制理论，在掌握被控对象的变化规律下，由另一种方法确定一个近似的、易于描述与控制的数学模型来近似代替这个不可知的复杂模型。

根据L.A.Zadel的系统辨识的定义（1962），辨识就是在分析输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类（Model Set）中，按照一定的规则，确定一个与所测系统等价的模型，如果所测系统模型未知，那么这个等价的模型就可以来近似代替系统模型。从定义中可以得到辨识的三要素：输入输出数据、模型类、等价准则。

神经网络对非线性函数的逼近能力非常好，当神经网络满足一定条件时，可以以任意精度逼近任意非线性连续的函数或者分段连续的函数。因此，用神经网络来完成非线性系统辨识功能是一个很好的选择。

神经网络系统辨识一般有并联型和串-并联型两种辨识结构。并联模型由待辨识系统、神经网络、误差反馈实现。串―并联型模型由待辨识系统、时延网络、误差反馈与神经网络实现，这两种系统都可以实现通过误差对系统进行在线调整，但是后者用待辨识系统的输入输出数据作为辨识信息，并用误差进行校正，能使系统更收敛、稳定，因此，串―并联型模型应用较多。

这两种模型均属于正向模型，是利用多层前馈神经网络（指BP网络类型的神经网络），通过训练与学习，建立一个模型，使其能表达系统的正向动力学特性。另外还有一种逆模型，前提是其拟辨识的非线性系统可逆，因为并不是所有的系统都满足这一点，故其应用没有正向模型广泛。

基本结构的的Elman神经网络是阶层结构，类似于一般的多层前馈神经网络，也有输入层，隐含层和输出层。但除此之外，Elman神经网络还有一层特殊的结构单元―衔接层，衔接层中的节点一一对应于隐含层中的节点，隐含层的输出经过一步延迟后反馈到衔接层，将隐含层过去的状态与神经网络下一时刻的输入一起作为隐含层单元的输入，从而使得Elman神经网络具有了动态记忆能力。

3 基于神经网络的非线性自整定PID控制

PID控制是发展最早的经典控制算法之一，而且PID控制器一直是控制领域的基本控制方式，其算法简单，可靠性高，利用系统的偏差，基于比例（P）、积分（I）、微分（D）来进行控制。

3.1 PID控制基本原理

经典PID控制器系统如图1所示。

经典的PID控制器是一种线性控制器，该系统由PID控制系统与被控对象组成。它将输入值rin（t）与实际输出值yout（t）的偏差e（t）作为控制量输入，将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行线性组合，作为被控对象的控制量u（t），对其进行控制。其控制器的输入输出关系可用式3来描述。

在计算机技术日益普及的现代工业生产过程中，将PID控制算法等控制方法应用于计算机中，组成计算机控制系统，能够完成更多更复杂的计算与控制。由于计算机处理的是数字量，故需将PID控制算法数字化。

3.2 基于神经网络的非线性PID自整定原理及设计

将神经网络应用于PID参数的自整定方案设计如图2所示。

其中NNC与NNI神经网络均采用递归神经网络，经过上面的研究我们知道Elman神经网络具有很好的跟踪特性，故在这里应用Elman神经网络，并用梯度下降法进行修正。NNI是神经网络系统辨识过程，在上面已经介绍过，所以在下面只介绍神经网络控制器NNC的学习算法。

我们知道，u（k）的求出需要u（k-1），e（k），e（k-1），e（k-2）四个数据，神经网络的作用在于在线调整Kp、KI、KD三个系数，故神经网络的输出为这三个数。给定神经网络的输入为u（k-1），y（k-1），隐含层个数为hc个（可以改变）。其学习算法如下：

3.2.1 前向计算

基于递归神经网络的非线性自整定PID控制器算法过程归纳如下：

（1）设定初始状态与参数初始值，包括NNC系统的连接权值wc、vc，学习速率，和一些中间变量的初始化。

（2）进行离线辨识过程，在训练有限步数后，使得y（k）与充分逼近，取此时的连接权值，用于在线过程。

（3）用上一步得到的连接权值用NNI进行在线辨识，求出系统输出y（k），并进行修正，

记录下修正后的的值。

（4）给定系统的输入yr（k），求出y（k）与yr（k）的误差E（k）。

（5）用u（k）、y（k）作为NNC的输入，求出PID控制器的三个参数，并用式3-9求出下一步的输入u（k+1），前两步时e（k-1）、e（k-2）未知，默认初始值为0。并用梯度下降法进行连接权值的修正，也即NNC网络的输出的修正，完成PID控制器的参数在线自调整。

（6）使k=k+1，返回第三步重新计算，直到完成设定的训练步数上限。

4 结论

通过以上分析可以看出本论文提出Elman神经网络进行非线性自整定PID控制器的设计，并加入神经网络的非线性系统辨识过程，用辨识过程中的中间值参与参数自整定环节，可以使自整定环节更加精确，从而提高系统的工作性能。

参考文献

[1]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京：机械工业出版社，2002，17-49.

[2]朱庆A.BP多层神经网络在控制中的应用[D].广西：广西大学，2004（05）.