[发明专利]一种基于奈氏判据的高阶系统闭环辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于奈氏判据的高阶系统闭环辨识方法，包括以下步骤：S1：对辨识问题进行数学描述；S2：用Laplace变换终值定理辨识K₀，K₀为描述高阶对象的参数；S3：利用奈奎斯特判据建立待标识参量方程关系；S4：找到无因次特征量K_cK₀、与对象阶次n的关系，并由此建立关系表格，K_c为临界比例增益，T_c为振荡周期，T₀为时间常数；S5：查表辨识n、T₀；S6：辨识精度的检验。本发明具有安全性高、应用范围广、稳定性好、精度高等优点。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种基于奈氏判据的高阶系统闭环辨识方法。

背景技术

在热能工业自动化应用过程中，许多对象其实际动态特性用高阶过程描述更合理，比如锅炉过热汽温等。确定了对象动态特性的的数学描述后，常需要对被控对象的特性参数进行辨识。在辨识了被控对象的特性参数后，才可以设计出匹配并满足需求的控制器。随着工业技术的不断发展，辨识对象复杂多变，采集数据中可能混入各种干扰。众多关于辨识的方法纷纷被提出，辨识问题也单独成为一门学科，理论上的研究成果也越来越多的应用于工业生产过程中，辨识方法的研究一直具有应用背景。

目前系统用开环辨识较为普遍，但是开环辨识需要断开控制回路，存在安全问题；而且易受噪声干扰，给辨识结果的精度和稳定性带来了疑问。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术安全性差、精度低、稳定性差的问题提供一种基于奈氏判据的高阶系统闭环辨识方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于奈氏判据的高阶系统闭环辨识方法，包括以下步骤：

S1：对辨识问题进行数学描述；

S2：用Laplace变换终值定理辨识K₀，K₀为描述高阶对象的参数；

S3：利用奈奎斯特判据建立待标识参量方程关系；

S4：找到无因次特征量K_cK₀、与对象阶次n的关系，并由此建立关系表格，K_c为临界比例增益，T_c为振荡周期，T₀为时间常数；

S5：查表辨识n、T₀；

S6：辨识精度的检验。

进一步，所述步骤S1中的数学描述如下：针对高阶单输入单输出线性系统，被控对象传递函数为系统闭环传递函数为通过做实验，输入激励，得到响应曲线；再通过对所得响应曲线的处理，获取所需信息，利用所得信息给出K₀、T₀、n的辨识值。

进一步，所述步骤S2的具体过程为：系统中的调节器采用比例作用调节器，对应于调节器的每一个比例增益K，输入激励信号，实验得到相应的响应曲线；变化K，找到响应曲线为等幅振荡时对应的K，定义为临界比例增益K_c，此时的响应曲线定义为临界振荡曲线；然后调节比例增益，得到收敛的响应曲线；最后由Laplace变换终值定理得到y(∞)为响应曲线的收敛值。

进一步，所述步骤S3中的方程关系如式(1)和式(2)所示：

其中，ω为等幅振荡的响应曲线的角频率，与所述的S4中振荡周期T_c关系为