[发明专利]一种双积分球杆对象的在线辨识方法

说明书

本发明提供了一种双积分球杆对象的在线辨识方法，闭环控制系统的待辨识的双积分球杆对象的辨识方法采用所述的基于阶跃响应和已知时滞的双积分加纯延迟描述的双积分球杆对象的在线辨识方法或所述的基于阶跃响应和已知时滞的含滤波器双积分加纯延迟描述的双积分球杆对象的闭环辨识方法。本发明的辨识方法能够基于闭环系统的位置设定值数据集和位置输出数据集、反馈控制器和前馈控制器参数以及待辨识系统的延迟时间常数，将双积分球杆对象辨识为双积分加纯延迟或含滤波器的双积分加纯延迟的连续双积分系统，能够有效避免系统进行开环辨识的操作，能够直接应用于双积分球杆对象的控制策略设计以及参数优化，并为双积分球杆对象的动态特性分析、控制器设计优化等先进控制方法的实施提供辨识模型基础，具有很强的工业应用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种双积分球杆对象的在线辨识方法。

背景技术

目前的辨识主要是开环辨识，开环辨识是在不加控制器的前提下通过将控制量进行扰动，根据系统输出量动态变化的辨识模型。然而该方法对于双积分球杆对象是不适用的，这是由于双积分球杆对象是不稳定的双积分对象，在不加控制器的前提下进行扰动时，系统输出会出现发散不稳定的情况，这对于维持双积分球杆对象的稳定运行是极其不利的。

有学者对闭环系统的辨识进行了研究，针对离散系统的闭环辨识方法由于得到的是离散系统，会使得系统特性分析以及控制器优化设计变的困难，此外，基于离散系统的闭环辨识方法对系统的采样周期很敏感，由于采样周期的不合理会造成辨识算法的运算病态，会使得基于辨识得到的离散系统的控制控制策略优化改进和先进控制方法实施失败，因此进行基于闭环系统的连续系统辨识是十分必要的。然而，闭环系统的研究多是针对稳定对象的研究，针对一类双积分球杆对象连续系统闭环辨识方法研究还比较欠缺。此外由于球杆控制系统可以存在前馈作用，且由于设定值变化往往采用阶跃变化，因此，十分有必要提出一种针对双积分球杆系统的考虑前馈并基于闭环系统位置设定值的阶跃数据和系统位置输出值数据辨识双积分加纯延迟或含滤波器的双积分加纯延迟的连续系统，以进一步为动态系统特性分析、控制策略优化和先进控制方法实施提供基础。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术中解决双积分球杆对象的闭环辨识问题的不足之处，提出一种双积分球杆对象的在线辨识方法，将由PID、前馈控制器和双积分加纯延迟或含滤波器的双积分加纯延迟的双积分球杆对象组成的闭环系统转化为含有待辨识参数的最小二乘形式，并基于闭环系统位置设定值的阶跃数据和位置输出值数据，对待辨识参数进行辨识。

本发明第一方面提出了一种基于阶跃响应和已知时滞的双积分加纯延迟描述的双积分球杆对象的在线辨识方法，包括以下步骤：

1)采用双积分加纯延迟的传递函数描述待辨识的双积分球杆对象，双积分球杆对象为：

其中，G(s)为双积分球杆对象的传递函数，s和τ分别是微分算子和双积分球杆对象已知的延迟常数，a₁为被双积分球杆对象需要辨识的参数；

2)采集闭环系统在阶跃响应下的同一时间段内的位置设定值数据集R₀和位置输出数据集Y₀，数据长度为n，采样周期为ΔT；位置设定值数据集R₀和位置输出数据集Y₀的形式如下：

R₀＝[r₀(1),…,r₀(i),…,r₀(n)] Y₀＝[y₀(1),…,y₀(i),…,y₀(n)]