系統辨識理論

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系統辨識理論范文第1篇

關鍵詞：電力系統；變電設備；檢查維護

1. 變電運行設備檢修技術分析

1.1 變電運行設備檢修的必要性

想要使電網安全穩定的運行，必須要保證變電設備處于正常的運行。變電設備是整個電網不可或缺的部分。做好變電運行設備的檢修工作至關重要，這樣可以有效解決變電設備在運行中存在的各種問題，從而有效保證變電設備處于高效運行當中。因此，供電企業要定期對變電設備進行檢修，動態監督變電運行狀態，有效排除變電設備存在的隱患，確保變電設備安全穩定的運行。電力系統變電運行設備日常維護工作，主要包括對運行設備的巡視檢查、隱患排除、事故處理、設備驗收等工作。供電企業應定期的對變電運行設備進行巡視檢查工作，首先可以發現變電運行設備存在的隱患，其次可以為變電運行設備的檢修提供有效的依據。變電運行設備的檢查維護工作需工作人員掌握設備運行的基本原理、對設備是否正常運行，能夠做出準確的判斷，除此之外，還應熟練掌握變電運行設備，檢查維護的相關制度與規定。不能盲目進行變電設備檢修工作，否則將會給整個電網造成嚴重的影響。

1.2變電運行設備的檢修

1.2.1 對變電運行設備的日常檢修技術

變電運行設備需要供電企業安排專業人員進行日常的巡查工作，這是保證變電設備能夠正常運行的關鍵，只有變電設備巡視人員對變電運行設備巡視時時刻保持謹慎的態度，才能更好的發現變電運行設備存在的安全隱患，并將存在的隱患及時排除。變電運行設備巡視工作一般分為用電高峰高負荷巡視、日常交接班巡視、晚間閉燈巡視等。在用電高峰期是變電設備處于高負荷，這時存在的安全隱患極易發展成為安全事故，所以這個時期是巡視人員應該進行重點的巡視，不能有絲毫的工作怠慢，否則將會造成嚴重的后果。夜間閉燈巡視，是巡視人員在閉燈的環境下對變電運行設備進行檢查工作（如變電設備接頭有沒有發熱燒紅的現象、電暈發電是否正常等情況的產生。）。

對變電運行設備進行檢查的方法方式多種多樣，其目前使用較多的有耳聽檢查法、儀器檢查法、目視檢查法、鼻嗅檢查等方法。

在這些檢查方法中有較多是靠人體的感覺器官進行分析判斷，如耳聽檢查法、目視檢查法等，這些利用人體感覺器官進行判斷的方法，需要變電運行設備檢修人員要具備一定的工作經驗，否則這些方法很難起到真正的效果。儀器檢查方法是變電運行檢修人員最常用到的方法，也是最為使用的方法手段。儀器檢查法是變電運行檢修人員借助測量測試儀器，對變電設備進行檢查，是發現變電設備隱患的重要途徑。

1.2.2 變電運行設備在線監控技術

由于科學技術不斷的發展與創新，目前在線監測技術也在變電運行設備監控方面得到廣泛的應用。這種新技術依托于電子計算機技術、網絡技術、通訊技術的迅猛發展。在線監測技術可以通過電子計算機自動巡視，檢修人員可以在線進行監控，這樣可以大大的節約人力物力，彌補供電企業變電運行設備檢修人員不足造成的影響，有效提高檢修人員工作效率。在線監控技術還可以對供電電網其他方面進行監控，比如電網的避雷設備、互感器、電容器等設備的監控。

1.3. 變電運行跳閘維修技術

1.3.1 變電運行跳閘故障

變電運行跳閘故障主要有主變開關跳閘故障和線路開關跳閘故障，變電運行主變跳閘故障又可以分為主變三側跳閘變電運行故障以及主變低壓側跳閘變電運行故障。造成主低壓側跳閘變電故障的因素有：母線斷路、開關接觸不良、電壓不穩等，判斷究竟是由何種因素引起主要依據輸入端端子以及輸入、輸出的檢測數據。

1.3.2 變電運行跳閘故障的排除

在出現線路跳閘故障時，檢修人員一定要盡快的進行檢查與保護工作。在故障發生之后，其他變電設備正常時，主要檢查的是跳閘開關和消弧線圈的工作狀況是否正常，如果變電開發是彈性結構，在檢查時應對彈簧儲能運行情況進行重點檢測，當開關是電磁型開關，要對開關動力保險進行檢查等。

1.3.3 主變低壓側開關跳閘故障的排除

變電設備在進行主變低壓側過流保護動作時，供電企業的檢修人員應對變電站設備進行全面的檢查，主要包括對變電設備中線路保護和變電設備中主變保護的檢查，以尋找變電跳閘的原因，據此判斷保護的情況。在實際的檢修中，當變電設備主變低壓側是造成過流保護唯一變電故障原因，則可以排除線路故障，再進行輸出端子的檢查，最后對變電設備輸入端設備進行檢查。綜合上面對變電故障進一步的檢查處理。當主變低壓側過流保護動作的同時也存在著線路保護動作，可以根據線路是否開關，可以直接斷定為線路故障，由此可見變電故障檢修人員在進行變電設備檢查時，不僅要對線路出口位置進行檢查，也應對整條線路進行全面的檢測，只有在排除線路故障后，才能進行主變低壓側開關跳閘故障的處理工作，在進行變電故障排除時應采取隔離措施、拉閘斷電等做進一步處理。

變電站內一般有較多的設備，電力企業應該對這些設備進行定期的檢查并要嚴格的記錄，對變電設備運行狀況進行全面的了解，從而保證變電設備安全有效的運行。

2. 變電運行設備維護技術水平的提高

2.1打造一批高素質的變電檢修隊伍，

2.1.1 加強變電檢修人員安全教育工作

變電運行設備的檢修具有一定的危險性。變電運行設備檢修工作比較的繁瑣、乏味、復雜，變電運行設備的檢修工作量比較大，需要對眾多的變電設備進行維護檢查工作，在這種情況下，很容易引起工作人員心理麻痹。據不完全統計，在變電運行設備維護中發生的安全事故，80%以上都是由于z修人員工作失誤造成的。這主要是由于變電運行設備檢修人員安全意識不強所造成的。

供電企業在變電檢修人員上崗工作之前應對其進行安全教育培訓工作，還要進行相關的考核，只有在考核合格之后才能上崗工作，還要將強檢修人員工作時的安全監督力度。

2.1.2 提升變電檢修人員的技術水平

變電運行設備檢修是一項專業性非常強的工作，只有工作人員具備完善的專業知識與技能才能夠更好的工作，所以供電企業應該在變電檢修人員上崗工作前，對其進行專業知識和技能培訓，還要進行相關測試，以防工作人員忙于應付，工作人員在檢修工作中缺乏相關技術知識造成安全事故的發生。變電檢修人員不僅要具備豐富的理論知識與技術，還要掌握變電運行的相關法律方法，以提高變電運行檢修人員的綜合素質。

2.2 提高變電運行設備檢修技術的創新力度

2.2.1 推行標準化管理

標準化管理可以有效提高檢修人員工作的效率，在處理一般性問題更加的快速，降低檢修人員在工作中出錯的幾率。標準化管理對于每一項技術工作都有相應的模板、操作流程，對變電運行檢修人員具有比較強的指導思想。

2.2.2 加強技術創新力度

變電運行設備檢修效率的提高離不開新技術的應用和創新。供電企業應該持續不斷的加強科技創新力度，在吸收先進的變電運行檢修技術，還有進行不斷的技術研究與創新，只有創新才能夠保證企業有充足的競爭力。從而確保企業能夠在激烈的市場中生存下來。如升級變電設備檢查系統，提高系統的自動化智能化，開創新的變電檢修方式方法、提出新的電設備檢修管理思想等。這些都可以提高供電企業員工的工作效率。

結束語：

隨著我國改革不斷的深入，供電企業所面對市場競爭壓力越來越大。智能電網成為供電企業未來發展的新趨勢，只有不斷的進行技術創新與改革才能夠不斷提升企業的競爭能力，提升電力行業工作人員的工作效率，提高工作人員的技術水平。

參考文獻：

[1] 蘇海瑞.論電力系統運行設備檢修技術分析[J].建筑工程，2017（2）：26

[2] 顏斌.電力系統變電運行設備檢修技術分析[J].學術研究，2013（3）：221

系統辨識理論范文第2篇

【關鍵詞】電力系統；變電運行；安全管理；設備維護

在電力系統中，變電運行代表的是一種工種，主要負責變電站的值守，對電力設備進行日常維護以及巡視管理等，以保證電力設備的正常運行和有效使用。變電運行的主要特點是維護的設備較多，在日常的工作中經常出現問題和障礙，工作人員也相對分散，難以集中管理。變電運行的重要性不言而喻，因此要加強對變電運行存在問題的發現和解決。

1 電力系統變電運行中存在的問題

變電系統的安全管理與設備維護對整個電力系統的安全運行具有重要的影響，同時也關乎著供電的質量和效率，關系著人們的正常生活。但是，我國的電力系統變電運行的過程中依然存在著諸多問題，影響整個電力系統的安全性和穩定性。主要表現在以下幾個方面：

1.1 單位對安全管理的重視度不夠

大多數的單位都對自己電力系統變電運行管理中運用的技術非常自信，認為不會出現安全故障和隱患，對安全管理的重視程度較低。但是在實踐中，往往發生的安全事都是由于安全管理措施沒有落實到位、基礎安全設施并不合理造成的。在我國的電力運輸和配送中，也經常會因為對安全細節的忽略而導致一系列的安全問題，從而造成巨大的經濟損失，也為居民的生活穩定和安全造成了影響。

1.2 缺乏完善的安全管理系統

在我國，很多電力單位都沒有完善和系統的安全管理體制，對于變電運行安全管理工作并沒有統一的工作規范，導致電力單位對其技術和設備的檢查工作難以規范化和體制化，使變電運行的安全無法得到保證。當發生安全問題時，同樣缺少快速有效的應急預案，導致應急工作混亂，難以實現變電的正常運行。

1.3 工作人員缺乏安全意識

在電力系統的變電運行中，每一步驟的實行都離不開相應的工作人員，可以說工作人員的操作是影響變電安全的重要意因素之一。但是，我國多數的電力企業的工作人員普遍缺乏安全意識，工作態度不積極，只有在單位要求進行安全管理與設備維護工作或者是領導進行檢查時，才會主動對變電運行進行管理和維護，在日常甚少主動進行維護和管理工作。但是變電設備經過長時間運行不可避免的會出現設備磨損以及老化的現象，如果相關的工作人員不能夠及時的發現問題并解決，很容易引發安全事故，影響整個電力系統的運行，使得單位受到更大的經濟損失。

1.4 基礎設施不配套

變電站的設備會隨著新技術標準的應用而不斷的更新換代，但是在實踐中仍然會存在一些更換不及時或者沒有進行更換的設備，從而導致變電站設施不配套。在變電運行中使用不配套的設備無疑會增加安全風險，導致安全事故。

1.5 缺少及時的更新和維護

在變電運行的過程中，會出現設備的磨損和老化現象，這就需要工作人員進行定時的安全檢查、預試定檢以及更換，以保證變電運行的安全。在實際操作中，工作人員難以真正實現對技術和設備的及時更新和維護，造成設備在不良狀態下持續運行，不但影響變電站的工作效率，嚴重的還會造成安全事故，威脅人身安全。

2 提高電力系統變電運行安全以及設備維護的措施

變電運行安全與變電設備的管理維護對于電網的安全穩定以及高效運行具有重要的影響，變電過程中出現的任何問題都有可能引發安全事故，造成無法估量的經濟損失。相關單位要加強對于安全管理的重視，采取積極有效的措施，做好變電運行的安全管理和設備維護工作。

2.1 健全變電運行安全管理制度

建立健全系統的變電運行安全管理制度對于降低變電運行的風險，提高電力系統的穩定性和安全性具有重要的影響。為了避免不當操作以及不規范工作帶來的影響，單位可以從設備、技術以及人員三個方面建立積極有效的安全管理系統。首先，在設備管理上，要對設備進行定期的維護和檢查，對存在問題的設備及時的進行維修或者更換，防止重大事故的出現。在技術方面，要促進新技術的應用和開發，不斷提高工作效率和質量，提高電力系統的穩定性與安全性，更高的帶動電力單位的工作活力。在對工作人員的管理上，要加強對員工的培訓，以講座、技術交流以及競爭的方式提升員工的操作和技術水平，實現新問題的及時和有效解決，保證安全管理工作的順利進行。

2.2 建立員工培訓機制

電力企業對員工進行培訓可以從以下幾個方面入手，一是提高工作人員的安全意識，對員工進行安全方面的宣傳教育，讓員工認識到自身工作的重要性，提高員工對工作的重視程度。另外，加強對員工工作指導的規劃，通過規范操作、明示改進措施、驗收成果等，形成一套完成的工作思路，保證工作的井然有序，提高工作質量和效率。二是提高員工處理突發事故的能力，單位要定期開展事故分析學習和事故演習強化工作人員的應急能力，讓員工在不斷的模擬中總結經驗和教訓，避免類似事故的發生。另外，通過培訓還可以增加員工之間的交流合作，提高員工的凝聚力和責任心，有利于變電站安全管理工作的順利完成。

2.3 落實變電系統的分析制度

電力企業應該建立變電系統的分析制度，對變電站內的安全運行情況以及變電站的工作情況進行每周一次的分析和總結，及時發現問題和總結現狀，采取有效的措施進行改進。

2.4 加強基礎設施的建設

加強基礎設施的建設，要注意以下幾點。首先，保證接地線與接地刀閘的數量與位置符合標準，保證接地的牢固性。其次，對主變、高抗冷卻系統進行管理，對換風冷電源進行及時的切換，并檢查備用電源和風機的工作狀態，避免因為系統溫度過高導致主變絕緣受損引發系統跳閘的問題出現。另外，配合使用五防接地樁，提高解鎖鑰匙的管理力度，促進管理的程序化和規范化。

2.5 嚴格落實檢查制度

要增加工作值班人員對變電系統的巡視次數，并且嚴格要求工作人員在巡視中進行標準化的作業，并做好相關記錄。如果出現變電站的故障，要及時采取措施進行解決，以保證電力系統的正常運行。

2.6 加強對變電設備的檢查維護

操作人員要及時的對設備進行檢查和維護，尤其是在天氣不好，比如低溫、雷雨或者高溫天氣下，更要加強對設備的檢查、維護和保養。注意沖油設備的油面、油溫以及避雷針、防水等的檢查。并設置應急裝備，在事故發生后能夠及時有效的作出反應，快速恢復變電站的正常工作，保證電力系統的穩定運行，維護人們生活的正常進行。

3 總結

電力系統變電站運行安全管理與設備維護是一項復雜且系統的工程，電力單位要完善變電站安全管理和維護機制，規范工作細節，嚴格落實檢查和監控工作，及時發現和解決存在的安全隱患和安全問題，保證電力系統的正常運行。

參考文獻：

[1]王莉香.牛彥麗.電力系統變電運行的安全管理及設備維護的有關探討[J].電源技術應用，2013（08）.

系統辨識理論范文第3篇

[關鍵詞]空調系統 水力平衡閥 使用

中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0361-01

1.暖通空調水系統流量變化趨勢分析

對于靜態的暖通空調水管路系統（不含動態調節元件），包括串聯系統和并聯系統二大類。

1.1 串聯水系統流量特性分析

串聯管道系統中各個部件的流量是一致的，即：

Q1：Q2=Q3=Q4…Qn=Q0

（Q1…Qn系統中第1到n個支路的流量，Q0：系統中各個支路的總流量）

1.2 并聯水系統流量特性分析

并聯管道系統中各個部件的流量與相應的管道特性阻力數開根號的倒數成正比，即：

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

Q0=Q1+Q2+Q3+：…Qn

（Q1…Qn：系統中第1到n個支路的流量，Q0：系統中各個支路的總流量，Sp1…Spn，：系統中第1到n個支路的管道特性阻力數）

1.3 串并聯組合水系統流量變化趨勢分析

絕大多數的管道系統均為串并聯組合系統，對于任何串并聯復合系統，均可按電路模擬法將其簡化為并聯系統：

簡化水系統管道采用如下公式：

1）串聯水系統

Sp=Sp1+Sp2+Sp3…+Spn：串聯系統總的管道特性阻力數。

Sp1…Spn：系統第1到n個串聯部件的管道特性阻力數。

2）并聯水系統：

1/（Sp）05二1/（Sp1）051/（Sp2）05…+1（Spn）05

將水系統簡化成簡單的并聯系統后，按管道特性阻力數對流量進行分配，然后逐級按同樣方式對各支路計算系統流量。

綜上所述：

1）串并聯組合系統各分支路的管道特性阻力數，不變時，網路的總流量在各分支管段中的流量分配比例不變.管道總流量增加或減少多少倍，各分支管道上的流量也相應蛇增二或減少多少倍：對于不含任何動態調節元件的空調水系統.均可視為串并聯組合系統，其各個環路的管道特性阻力數S，為定值，因此在這些系統中，當管路的總流量發生變化時，系統各個分支環路的流量等比例的發生變化，并且流量分配比值保持不變。

2）在串并聯組合系統中，當某一個管段的管道，：正阻力數發生變化時，網路的總管道特性阻力數也會隨之變化，總流量在冬管段中的分配比例也隨之發生變化。因此對于空調系統，應在管路系統初調試時本各個支路的管道特性阻力數比值調至一個合適的比例，并且在運行的過程中保持不變，以保證空調水系統流量的合理分配。

2.暖通空調系統末端設備負荷變化趨勢分析

影響暖通空調系統末端設備負荷變化的因素有以下幾種：

1）大氣環境溫度變化的影響

大氣環境溫度變化是影響空調系統末端設備負責的三要因素。

由大氣環境溫度變化引起的末端設備負荷由以下公式計算：

Q大=A×K×t

Q大：由大氣環境溫度變化引起的末端設備負荷;

A：傳熱面積;k：傳熱系數;t：室內外溫差。

由上式可見，大氣環境溫度引起的末端設備負荷與傳熱、傳熱系數、室內外溫差成正比。對于處于穩態過程的空調系統.三于在某一時刻的室內外溫差對所有的空調區域都是相同的，因此由大氣環境溫度變化而引起的各個末端設備負荷比值僅與各自的傳熱面積的傳熱系數有關，而與室內外溫差無關，即：

Q大1：Q大2：…Q大n=A1K1：A2K2：Ankn

也就是說，不管大氣環境溫度如何變化，各個末端設備的負荷比值保持不變。這是大氣環境量度對末端設備負荷變化影響的重要特性，也是供暖制冷系統中通過謂質法和謂量法調節供熱制冷量以滿足空調區域舒適度要求的主要依據。

2）建筑物內冷熱源變化的影響

空調區域人員的發熱量、電器設備的散熱量、食物的散熱量等都會對末端設備負荷產生影響，面且這些影響會隨著時間、區域的不同有很大的差異，比如餐館在中午時這種影響就非常大，反之對于賓館客房這種影響就非常小。所以對于不同E域的末端設備，冷熱源在不同的時間對于負荷的影響差異很大。

3）人為因素的影響

由于人開關門、窗戶等因素也會造成末端設備負荷的增加，從而造成能量的流失。人為因素對不同末墻負荷變化影響的差異也很大，且是隨機的。

4）內墻傳熱的影響

對于室內的有些內墻，如隔壁為過道和樓梯間的，還存在著內墻傳熱問題。這些傳熱損耗也會對末端設備的負荷產生影響。

綜上所述，空調系統末端設備的負荷由以下部分組成：

Q總=Q大+Q內源+Q人+Q內墻

Q總末端設備總負荷;Q大大氣環境溫度引起的末端負荷;Q人：人為因素引起的末端負荷;Q內墻：內墻傳熱引起的負荷）

在不同的空調區域以上四種因素在總的末端設備負荷中所占的比例不同。一般情況下，對于大部分的空調區域，由大氣環境溫度差異所引起的末端設備負荷在總負荷中占絕大部分比例。

因為由大氣環境溫度變化引起的各個末端設備之間負荷的比值是恒定的，不隨室內外溫差的變化而變化，而大氣環境溫度引起的負荷在末端設備總負荷中占很大的比例，因此在大部分空調區域（飯店、桑拿房和浴室除外），可以近似地認為各個末端設備之間所需負荷的比值是恒定的，也就是各個末端設備所需冷（熱）水量是近似等比例變化的。

3.水力平衡閥調節水系統流量變化與負荷變化趨勢的協調一致性

如上所述，對于靜態的暖通空調水系統，各個分支環路的流量是隨著總流量變化而等比例的增加或減少的，也就是各個環路的流量比值是恒定的;而由于在大部分空調區域，各個末端設備負荷變化也是近似等比例的，也就是末端設備所需要的流量比值是近似恒定的。

一般情況下，這兩種比例關系是不相同的，這就導致靜態水力失調。

3.1 靜態水力失調和靜態水力平衡

由于設計、施工、設備材料等原因導致的系統管道特性阻力數比與設計要求管道特性阻力數比值不一致，從而使各個末端設備的實際泣量比值與設計要求流量比值不一致，引起水系統的水力失調，叫做靜態水力失調。

靜態水力失調是穩態的、根本性的，是系統本身所固有的，是當首我國暖通空調水系統中水力失調的主要因素。

通過在管路系統中安裝水力平衡閥，并在系統的初謂試時按墾―定的步驟進行調節，使各個環路的流量分配比值與末端設備所需的流量比值相同，從而實現靜態水力平衡。

實現了靜態水力平衡的系統，由于管道系統的流量分配比例與各個末端設備負荷的比例基本一致，因此當外界環境溫度發生變化引起各個末端設備所需負荷近似等比例變化時，只需

調節空調水系統總流量（調量法），就可使各個末端設備流量同時等比例變化，從而使各個末端設備同時滿足負荷變化要求。這種方法是代價低廉而效率很高的。

3.2 水力平衡閥調節水系統流量變化與負荷變化趨勢的優勢和局限性

通過水力平衡閥調節水系統流量變化與負荷變化趨勢的協調一致性，可以使系統根據各個末端設備負荷的變化很方便地進行調節，極大地簡化了變流量系統調節的復雜性。

但是這種調節方式僅僅適用于對調節精度要求不高、大氣環境溫度引起的末端設備負荷在總負荷中占較大比例的空調系統。

對空調精度要求較高、或者大氣環境溫度引起的末端設備負荷在總負荷中比例較小的系統，可以采用二步調節法，即把靜態平衡閥作為系統初調節的一種方式，通過它的平衡作用消弱系統水力失調的程度，然后在相關的部位或者末端設備處安裝各種動態或電動調節裝置，從而實現對系統的精調。

系統辨識理論范文第4篇

【關鍵詞】Matlab;參數辨識;最小二乘法;輔助變量法

1.系統辨識的基本理論

系統辨識是根據系統的輸入輸出的時間函數來確定描述系統行為的數學模型，是現代控制理論中的一個分支。對系統進行分析的主要問題是根據輸入時間函數和系統的特性來確定輸出信號。它包括確定系統數學模型結構和估計其參數的方法。系統辨識的流程如圖1所示。

圖1 系統辨識過程流程圖

2.模型參數辨識的方法

系統辨識包括模型階次辨識和參數辨識。經典參數辨識的方法主要有他包括脈沖響應法、階躍響應法、頻率響應法、最小二乘法、相關分析法、譜分析法和極大似然法等，其中最小二乘法是最基本和最經典的，也是其他方法基本的思想的來源。比如輔助變量法。

2.1 最小二乘法辨識

考慮如下CAR模型：

（1）

參數估計的任務是根據可測量的輸入和輸出，確定如下個參數：

對象（1）可以寫成如下最小二乘形式：

（2）

現有L組輸入輸出觀測數據：

利用最小二乘法得到系統參數的估計值為：

（3）

2.2 輔助變量法辨識

當為有色噪聲時，利用最小二乘法進行參數辨識時往往得不到無偏一致的參數估計量。在這個時候可以引入變量，然后利用最小二乘法進行辨識就可得到無偏一致的參數估計量。

因此，對于線性或本質線性系統，其過程的模型都可以化成最小二乘形式，考慮如下所示的模型方程：

（4）

將上式寫成最小二乘格式，則得：

假定存在一個輔助變量矩陣，維數與H相同，它滿足以下極限特性：

式中Q是非奇異矩陣。

如果輔助變量滿足上述條件，則有：

（5）

圖2 系統仿真圖

3.建模實例

3.1 非參數模型辨識

某被控對象的數學模型可以表示為：，式中：

;

為白噪聲，編制MATLAB程序，分別對上述對象進行ARX建模和輔助變量法建模，并比較兩種方法得到的脈沖響應。

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’）

系統仿真圖如圖2所示。

利用GUI圖形用戶界面進行辨識，如圖3所示：

圖3 GUI for identification

在Import輸入輸出數據后就可以在主界面的Estimate下拉列表中選擇Parame-terMpdels命令進入模型辨識界面.在模型辨識界面可以進行模型選擇，模型階次的選擇，當選擇好參數后進行Estimate，得到辨識結果（如圖4、圖5所示）：

圖4 辨識結果

圖5 辨識結果

可以看到辨識結果同直接輸入命令得到的結果相同，原因在于圖（下轉封三）（上接第199頁）形界面調用的命令和程序代碼調用的命令是一樣的。

3.2 參數模型辨識

對時間序列：

分別采用最小二乘法估計、輔助變量法進行AR模型估計，并繪制頻譜圖.式中為有色噪聲。

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'）

系統仿真圖為：

圖6 系統仿真圖

4.結論

通過介紹系統辨識基本理論，最小二乘辨識和輔助變量辨識方法。利用MTALAB系統辨識工具箱進行了實例仿真，通過兩種不同的方法得到了相同的辨識結果。引用的例子辨識結果較好，如果改變模型參數，辨識精度將會受影響，辨識結果受模型結構以及噪聲的影響較為嚴重，具體內容不在本文內容研究之內。在具體辨識時要根據具體情況采用不同的方法。

參考文獻

[1]潘立登，潘仰東.系統辨識與建模[M].北京：化學工業出版社.

[2]齊曉慧，黃建群，董海瑞，楊志軍.現代控制理論及應用[M].北京：國防工業出版社.

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系統辨識理論范文第5篇

【關鍵詞】PID控制 神經網絡 系統辨識 模型構建

1 神經元基礎模型分析

單神經元是一種被稱為MoCulloch-Pitts（1943年）模型的人工神經元。它是模仿生物神經元的結構和功能、并從數學角度進行描述的一個基本單位，由人腦神經元進行抽象簡化后得到。人工神經元是神經網絡的最基本的組成部分。

2 基于神經網絡的辨識

系統辨識（System Identification）是現代控制理論中一個很重要的組成部分。在現代的控制過程中，由于系統越來越復雜，被控對象的實際數學模型已經無法進行精確的給定與描述，故需要一門控制理論，在掌握被控對象的變化規律下，由另一種方法確定一個近似的、易于描述與控制的數學模型來近似代替這個不可知的復雜模型。

根據L.A.Zadel的系統辨識的定義（1962），辨識就是在分析輸入和輸出數據的基礎上，從一組給定的模型類（Model Set）中，按照一定的規則，確定一個與所測系統等價的模型，如果所測系統模型未知，那么這個等價的模型就可以來近似代替系統模型。從定義中可以得到辨識的三要素：輸入輸出數據、模型類、等價準則。

神經網絡對非線性函數的逼近能力非常好，當神經網絡滿足一定條件時，可以以任意精度逼近任意非線性連續的函數或者分段連續的函數。因此，用神經網絡來完成非線性系統辨識功能是一個很好的選擇。

神經網絡系統辨識一般有并聯型和串-并聯型兩種辨識結構。并聯模型由待辨識系統、神經網絡、誤差反饋實現。串―并聯型模型由待辨識系統、時延網絡、誤差反饋與神經網絡實現，這兩種系統都可以實現通過誤差對系統進行在線調整，但是后者用待辨識系統的輸入輸出數據作為辨識信息，并用誤差進行校正，能使系統更收斂、穩定，因此，串―并聯型模型應用較多。

這兩種模型均屬于正向模型，是利用多層前饋神經網絡（指BP網絡類型的神經網絡），通過訓練與學習，建立一個模型，使其能表達系統的正向動力學特性。另外還有一種逆模型，前提是其擬辨識的非線性系統可逆，因為并不是所有的系統都滿足這一點，故其應用沒有正向模型廣泛。

基本結構的的Elman神經網絡是階層結構，類似于一般的多層前饋神經網絡，也有輸入層，隱含層和輸出層。但除此之外，Elman神經網絡還有一層特殊的結構單元―銜接層，銜接層中的節點一一對應于隱含層中的節點，隱含層的輸出經過一步延遲后反饋到銜接層，將隱含層過去的狀態與神經網絡下一時刻的輸入一起作為隱含層單元的輸入，從而使得Elman神經網絡具有了動態記憶能力。

3 基于神經網絡的非線性自整定PID控制

PID控制是發展最早的經典控制算法之一，而且PID控制器一直是控制領域的基本控制方式，其算法簡單，可靠性高，利用系統的偏差，基于比例（P）、積分（I）、微分（D）來進行控制。

3.1 PID控制基本原理

經典PID控制器系統如圖1所示。

經典的PID控制器是一種線性控制器，該系統由PID控制系統與被控對象組成。它將輸入值rin（t）與實際輸出值yout（t）的偏差e（t）作為控制量輸入，將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行線性組合，作為被控對象的控制量u（t），對其進行控制。其控制器的輸入輸出關系可用式3來描述。

在計算機技術日益普及的現代工業生產過程中，將PID控制算法等控制方法應用于計算機中，組成計算機控制系統，能夠完成更多更復雜的計算與控制。由于計算機處理的是數字量，故需將PID控制算法數字化。

3.2 基于神經網絡的非線性PID自整定原理及設計

將神經網絡應用于PID參數的自整定方案設計如圖2所示。

其中NNC與NNI神經網絡均采用遞歸神經網絡，經過上面的研究我們知道Elman神經網絡具有很好的跟蹤特性，故在這里應用Elman神經網絡，并用梯度下降法進行修正。NNI是神經網絡系統辨識過程，在上面已經介紹過，所以在下面只介紹神經網絡控制器NNC的學習算法。

我們知道，u（k）的求出需要u（k-1），e（k），e（k-1），e（k-2）四個數據，神經網絡的作用在于在線調整Kp、KI、KD三個系數，故神經網絡的輸出為這三個數。給定神經網絡的輸入為u（k-1），y（k-1），隱含層個數為hc個（可以改變）。其學習算法如下：

3.2.1 前向計算

基于遞歸神經網絡的非線性自整定PID控制器算法過程歸納如下：

（1）設定初始狀態與參數初始值，包括NNC系統的連接權值wc、vc，學習速率，和一些中間變量的初始化。

（2）進行離線辨識過程，在訓練有限步數后，使得y（k）與充分逼近，取此時的連接權值，用于在線過程。

（3）用上一步得到的連接權值用NNI進行在線辨識，求出系統輸出y（k），并進行修正，

記錄下修正后的的值。

（4）給定系統的輸入yr（k），求出y（k）與yr（k）的誤差E（k）。

（5）用u（k）、y（k）作為NNC的輸入，求出PID控制器的三個參數，并用式3-9求出下一步的輸入u（k+1），前兩步時e（k-1）、e（k-2）未知，默認初始值為0。并用梯度下降法進行連接權值的修正，也即NNC網絡的輸出的修正，完成PID控制器的參數在線自調整。

（6）使k=k+1，返回第三步重新計算，直到完成設定的訓練步數上限。

4 結論

通過以上分析可以看出本論文提出Elman神經網絡進行非線性自整定PID控制器的設計，并加入神經網絡的非線性系統辨識過程，用辨識過程中的中間值參與參數自整定環節，可以使自整定環節更加精確，從而提高系統的工作性能。

參考文獻

[1]陶永華.新型PID控制及其應用[M].北京：機械工業出版社，2002，17-49.

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