第 30 卷 第 10 期
Vol. 30 No. 10
控 制 与 决 策
Control and Decision
2015 年 10 月
Oct. 2015
具有预负载非线性特性的双率系统递推最小二乘估计算法
文章编号: 1001-0920 (2015) 10-1895-04 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1399
陈 晶
(江南大学 物联网工程学院，江苏 无锡 214122)
摘 要: 针对具有预负载非线性特性的双率系统, 提出一种新的辨识方法. 借助切换函数简化系统模型, 通过损失数
据模型估计系统损失的输出数据, 进而利用系统所有输入和输出数据, 提出相应双率系统递推最小二乘算法. 与多项
式转换方法相比, 该方法能够直接辨识出系统参数. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.
关键词: 参数估计；最小二乘；损失数据；双率系统；非线性系统
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Recursive least squares algorithm for dual-rate sampled data systems
with preload nonlinearity
CHEN Jing
(School of Internet of Things Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China．E-mail：chenjing1981929@
126.com)
Abstract: This paper presents a novel identification method for a dual-rate sampled data system with preload nonlinearity.
By using a switching function, the nonlinear system is turned into an identification model. Then a missing output
identification model based recursive least-squares algorithm is derived to identify the parameters of the system by all
the inputs and outputs. Compared with the polynomial transformation technique, this method can estimate the unknown
parameters directly and can decrease the number of the unknown parameters. The simulation results show the effectiveness
of the proposed algorithm.
Keywords: parameter estimation；recursive least squares；missing output；dual-rate system；nonlinear system
0 引引引 言言言
当系统的输入和输出采样周期相同时, 称这样的
系统为单率系统. 目前, 对单率系统的辨识已较为成
熟, 并随之出现了很多经典的辨识方法
[1-3]
, 如递推最
小二乘算法 (RLS)、随机梯度算法 (SG)) 以及迭代算
法等. 在实际过程控制领域中, 由于过程控制变量受
频率特性、设备传感器特性等物理、机械因素的影响,
系统存在两个或两个以上的采样频率, 称这样的系统
为双率系统或多率系统
[4-6]
. 多项式转换方法和提升
技术是两种常用的辨识多率/双率系统的方法
[7-8]
, 其
基本思想是推导出多率系统的提升传递函数模型或
者多项式转换模型, 使其适合多率数据, 进而辨识出
提升模型或者转换模型的参数. 然而, 利用多项式转
换方法或者提升技术不能直接辨识出原系统参数 (只
能辨识出转换模型的参数), 且会导致待辨识参数维
数增大.
在过程控制领域, 组成实际控制系统的环节总是
在一定程度上带有非线性特性, 非线性项的存在会导
致控制系统性能降低. 对非线性系统设计控制器, 非
线性系统的模型必须已知, 因此非线性系统的参数
辨识在过程控制中具有举足轻重的作用. 目前, 对非
线性系统的辨识主要集中在具有多项式非线性特性
的系统
[9-11]
, 以及具有硬非线性特性的系统辨识
[12-14]
.
由于硬非线性形状特性各异 (如饱和非线性、死区非
线性、预负载非线性以及回滞非线性等), 其非线性项
与线性部分耦合在一起, 对硬非线性系统的辨识尤为
困难
[15]
. 近年来, 对硬非线性系统的辨识已引起了国
内外学者的广泛关注. V
¨
or
¨
os
[12,16]
利用关键变量分离
技术, 借助梯度迭代算法辨识出具有分段非线性和回
滞非线性特性的系统参数; Bai
[17]
利用频域算法对一
收稿日期: 2014-09-09；修回日期: 2014-11-26.
基金项目: 国家自然科学基金项目(61203111, 61403165)；江苏省自然科学基金项目(BK20131109).
作者简介: 陈晶(1981−), 男, 副教授, 博士, 从事控制理论与控制工程的研究.
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