基于子空间辨识的模型算法控制器设计

2012年03月21日11:34:21 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

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薛美盛，王　川，白东进
中国科学技术大学自动化系，安徽合肥

摘　　　要：提出了一种基于子空间辨识的模型算法控制器设计方法。在输入信号满足持续激励的条件下，先利用子空间辨识方法提取出系统有限单位脉冲响应序列，再利用单位脉冲序列构成的矩阵设计预测控制器。该方法将独立的对象辨识和控制器设计整合在一起，简化了控制器的设计过程，是一种完全的数据驱动方式。工业过程对象的仿真实验详细给出了该算法的设计过程。

关　键　词：子空间辨识；模型算法控制；有限单位脉冲响应

１　引　言

子空间辨识方法是一类基于状态空间模型的辨识方法［１３］。与经典的基于预测误差的辨识方法［４］相比，子空间辨识方法的主要优势在于其概念和算法的简洁性。由于综合了系统理论、线性代数和统计学三方面的思想，子空间辨识具有以下优点：略去了传统辨识方法中参数化问题，惟一需要确定的“参数” 为状态空间模型的阶次；由于采用了ＳＶＤ，ＱＲ分解等线性代数方法，具有很好的数值鲁棒性；子空间辨识不涉及复杂的非线性寻优过程及其相关问题，诸如算法收敛性，初始值的敏感性，以及局部较优等。子空间辨识中，较具代表意义的算法有正则变量分析法（ＣＶＡ）［５］，多变量输出误差状态空间法（ＭＯＥＳＰ）［６］以及子空间状态空间系统辨识的数值算法（Ｎ４ＳＩＤ）［７］。上述３种子空间辨识方法可以归纳到统一的框架内，使得所有的子空间辨识方法都可以归一为选取不同加权矩阵的结果［８９］。子空间辨识方法在运用中不断得到改良，基于主元分析［１０］和正交投影［１１］等的子空间新型算法不断提出。本文利用子空间辨识方法提取出系统有限单位脉冲响应序列，再利用得到的序列进行ＭＡＣ设计。结果表明，在噪声干扰较严重的条件下，该方法依然可以得到较好的控制效果。

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