系统辨识与自适应控制  080802M04002H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:孙应飞
授课时间: 星期三,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼304
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17
课程编号: 080802M04002H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:孙应飞 助教:叶世伟
英文名称: System Identification and Adaptive Control 召集人:

教学目的、要求

本课程为自动控制类专业、电机与电器专业及相关专业硕士研究生的学科基础课。课程在突出基础性、逻辑性和理论性的同时,以一种统一的框架来论述辨识的理论和方法,从较高的层次阐述系统辨识的实质和内在联系。课程内容主要讲述在系统辨识的数理统计与模型结构知识基础上,系统地阐述辨识的主要理论和各种辨识方法,分析各种方法的统一性,并系统地介绍辨识技术在工程实践问题中的应用,重点放在离散、线性、定常的动态系统的递推辨识方面。通过本课程的学习,要求掌握辨识技术的基本思想、基本理论和方法,通过上机实验掌握辨识技术的实际应用。

预修课程

线性系统理论、概率统计与随机过程

教 材

方崇智、萧德云 编著,《过程辨识》,清华大学出版社,北京,1988。

主要内容

内容提要:

第一章  系统描述与辨识模型
    连续系统的输入输出模型、离散系统的输入输出模型、数学模型之间的等价变换、噪声模型及其分类、辨识定义、辨识问题的表达形式、辨识算法的基本原理、误差准则、辨识的内容和步骤、辨识的应用。
第二章  随机信号的描述与分析
    随机过程的基本知识、相关函数、协方差函数、谱密度函数、线性过程在随机输入下的响应、白噪声及其产生方法、M序列及其性质。
第三章  经典的辨识方法
    Levy法、相关分析法等。
第四章  线性动态模型参数辨识(一)
最小二乘法的基本概念、最小二乘问题的提法、最小二乘问题的解、最小二乘参数估计的收敛性、最小二乘参数估计的几何解析、最小二乘参数估计的统计性质、最小二乘参数估计的递推算法、最小二乘递推算法的几种变形,增广最小二乘法、广义最小二乘法、辅助变量法、相关二步法,最小二乘常用算法的数字仿真及举例。
第五章	模型阶次辨识
Hankel矩阵定阶法、F-Test定阶法、Akaike准则模型阶次辨识法、AIC定阶法、利用最终预报误差准则估计模型的阶次(FPE定阶法)、状态空间模型阶次的辨识。
第六章	线性动态模型参数辨识(二)
极大似然参数辨识方法、预报误差参数辨识方法、递推算法的一般模式及收敛性、各种算法的比较,预报误差法、极大似然估计法以及它们之间的关系,极大似然估计的松驰算法,近似极大似然递推算法,随机逼近法,递推算法的一般模式,递推算法的收敛性,各种算法的比较。
第七章  梯度校正参数辨识方法
    确定性问题的梯度校正参数辨识方法、随机性问题的梯度校正参数辨识方法、状态方程的参数辨识(梯度校正法)、差分方程的参数辨识、随机逼近法、随机牛顿法。
第八章  辨识算法的统一性
    最小二乘类一次完成算法之间的内在联系、信息滤波阵及其作用、递推辨识算法的内在联系。
第九章  闭环系统辨识
    反馈存在性的确定、闭环系统的可辨性、闭环辨识方法及可辨性条件、闭环系统的阶次辨识、最小二乘法在闭环辨识中的应用、辅助变量法在闭环辨识中的应用、关于闭环可辨识性条件的一些结论。
第十章  系统问题的实际考虑及实验设计
    开环可辨识性问题、模型类的选择、准则函数的选择、算法初始值的选择、采样时间的最优设计、模型检验问题、模型变换的计算机实现。

参考文献

主要参考书:
	
1、G. C. 哥德温,R. L潘恩,《动态系统辨识》,科学出版社,北京,1996。
2、蔡季冰编著,《系统辨识》,北京理工大学出版社,北京,1989
3、Lennart Ljung,System Identification? (Theory for the user),Second Edition,清华大学出版社,北京,2002。