动力学系统辨识与建模PDF电子书下载

第一章　绪论 1

目录 1

§1.1　系统辨识 2

§1.2　动力学系统辨识 4

§1.3　动力学系统辨识主要内容 6

1.3.1　试验设计 7

1.3.2　模型辨识 8

1.3.3　参数估计 8

1.3.4　模型验证 9

§2.1　动力学系统数学模型 11

2.1.1　刚体动力学系统 11

第二章　动力学系统模型与模型辨识 11

2.1.1.1　飞行器动力学系统 12

2.1.1.2　汽车动力学系统 16

2.1.1.3　船舶动力学系统 18

2.1.2　弹性体动力学系统 23

2.1.2.1 分布参数结构动力学方程组 23

2.1.2.2　有限元模型 24

2.1.2.3　固有振型模型 28

2.1.3　含流体的动力学系统 31

2.1.3.1　一维流动力学模型 32

2.1.3.2　液体晃动动力学模型 33

§2.2　动力学系统外作用力数学模型 36

2.2.1　线性数学模型 37

2.2.2　多项式模型 39

2.2.3　样条函数模型 40

2.2.4　阶跃过渡函数模型 42

§2.3　建模准则与优选算法 49

2.3.1　最大信息量准则 49

2.3.2　最大可信度准则 50

2.3.3　F统计检验 53

2.3.4　预估平方和准则 58

§2.4　应用实例 60

2.4.1　多项式模型 60

2.4.2　样条函数模型 61

2.4.3　阶跃过渡函数模型 63

§3.1　最大似然法 65

第三章　参数估计（时域法） 65

3.1.1　似然准则推导 66

3.1.2　非线性系统最大似然算法 68

3.1.3　线性系统最大似然算法 73

3.1.4　输出误差法 77

3.1.5　方程误差法 78

3.1.6　修正最大似然法 80

3.1.7　最大似然近似算法 81

3.1.8　最大似然法递推算法 86

3.1.9　算法框图 89

3.1.9.1　迭代算法框图 89

3.1.9.2　递推算法框图 92

§3.2　微分动态规划法 94

3.2.1　基本方程 95

3.2.2　算法框图 97

§3.3　广义卡尔曼滤波法 99

3.3.1　卡尔曼滤波基本公式 100

3.3.1.1　线性离散系统 100

3.3.1.2　线性连续系统 103

3.3.1.3 非线性连续-离散系统 103

3.3.2　增广的广义卡尔曼滤波算法 105

3.3.2.1 增广的非线性连续-离散系统 105

3.3.2.2　线性连续-离散系统 106

3.3.3　修正增益广义卡尔曼滤波算法 108

3.3.4　算法框图 111

§3.4　分割算法 112

3.4.1　分割定理 112

3.4.1.1　连续非线性动力学系统的分割定理 112

3.4.1.2　离散动力学系统的分割定理 114

3.4.2　广义分割算法 116

3.4.2.1　连续动力学系统的广义分割算法 116

3.4.2.2 离散动力学系统的广义分割算法 120

3.4.3　广义多分割算法 122

3.4.4　广义分割辨识算法 126

3.4.5　算法框图 131

§3.5　建模前估计法 132

3.5.1　状态与未知参数估计 133

3.5.1.1　样条函数法 134

3.5.1.2　卡尔曼滤波法 135

3.5.2　模型确定 136

3.5.3　算法框图 136

3.5.3.1　建模前估计法算法框图 136

3.5.3.2　气动参数辨识建模前估计法算法框图 138

第四章　参数估计（频域法） 140

§4.1　频域分析的基础知识 141

4.1.1　傅里叶变换 141

4.1 2　离散傅里叶变换 142

4.1 3　复随机变量 144

4.1 4　随机过程 145

4.1 5　平稳随机过程 147

4.1 6　随机过程的傅里叶变换 148

4.1 7　随机过程的谱密度 150

4.1.7.1　帕塞瓦尔定理 150

4.1.7.2　维纳-辛钦定理 150

§4.2　最大似然法 151

4.2.1　似然准则推导 152

4.2.2　最大似然算法 155

4.2.3　离散型最大似然算法 160

4.2.4　输出误差法 161

4.2.5　方程误差法 163

4.2.6　零添补技术 164

§4.3　算法框图 165

5.1.1　刚体激振输入 168

§5.1　输入设计 168

第五章　试验设计和最优输入 168

5.1.2　弹性体激振输入 171

5.1.3　液体晃动激振输入 174

§5.2　输出设计 175

5.2.1　输出信号测量要求 175

5.2.2　运动轨迹的测量 177

5.2.3　数据采集系统 178

§5.3　几何、物理和环境参数测量 179

5.3.1　几何、物理参数的测定 179

5.3.2　环境参数测量 179

5.4.1　最优输入设计准则 180

§5.4　最优输入设计 180

5.4.1.1 基本假设 181

5.4.1.2　优化准则 182

5.4.2　时域算法 184

5.4.2.1　最优输入设计基本方程 185

5.4.2.2　参数辨识最优输入算法 187

5.4.2.3　含过程噪音系统的最优输入算法 190

5.4.2.4　算法框图 191

5.4.3　频域算法 193

5.4.3.1　频域最优输入算法 193

5.4.3.2　频域最优输入的算法框图 195

5.4.4　应用实例 196

§6.1　数据预处理 203

第六章　数据预处理和相容性检验 203

6.1.1　电量到物理量的转换 204

6.1.2　野值的识别、剔除与补正 205

6.1.3　数据加密与采样时刻校正 208

6.1.4　传感器安装位置校正 209

6.1.5　数据平滑和微分平滑 210

6.1.6　数据的时间迟后修正 212

6.1.7　低通滤波 215

§6.2　数据相容性检验和数据重建 217

6 2.1　相容性检验基本方程和算法 218

6.2.2　四元素相容性检验模型 225

6.3.1　参数可辨识性分析 227

§6.3　参数预估计 227

6.3.1.1 力系数可辨识性分析 228

6.3.1.2 力矩系数可辨识性分析 229

6.3.1.3 频率域的可辨识性分析 232

6.3.2　参数预估计算式 232

6.3.2.1 力系数和力矩系数估计 232

6.3.2.2 待辨识参数初值的预估计 233

第七章　动力学系统辨识应用 235

§7.1　飞行器气动参数辨识 235

7.1.1 飞行器六自由度模型气动参数辨识 235

7.1.2　飞行器纵向气动参数辨识 243

7.1.3　飞行器横侧向气动参数辨识 249

7.1.4.1　my0、mz0的估计 253

7.1.4　飞行器小不对称气动参数辨识 253

7.1.4.2　rpg、mx0的估计 256

7.1.5　非定常气动力辨识 257

7.1.6　攻角、侧滑角的估计 263

7.1.6.1 相容性检验法 263

7.1.6.2　参数估计法 266

7.1.6.3　近似估计法 269

§7.2　结构系统辨识 270

7.2.1　结构系统频域辨识算法 271

7.2.1.1　频率响应与模态参数 272

7.2.1.2 传递函数辨识 273

7.2.1.3　模态参数辨识 276

7.2.1.4　气动弹性模型辨识 278

7.2.1.5 算法框图 280

7.2.2　结构系统时域辨识算法 282

7.2.2.1　解析解拟合法 282

7.2.2.2 自由衰减法 284

7.2.2.3　稀疏矩阵法 286

7.2.2.4　结构参数辨识 288

7.2.2.5　最大似然法 289

7.2.2.6　有限元模型的结构参数辨识 291

7.2.3　桥梁结构模态参数辨识 293

§7.3　船舶水动力参数辨识 295

7.3.1　普通船舶水动力参数辨识 296

7.3.1.1 时域算法 296

7.3.1.2　频域算法 299

7.3.2　水翼船水动力参数辨识 301

7.3.2.1 水翼船纵向水动力参数辨识 301

7.3.2.2　水翼船纵摇水动力导数辨识 302

7.3.2.3 水翼船横摇水动力导数辨识 304

§7.4　汽车动力学参数辨识 305

7.4.1　汽车航向运动轮胎力系数辨识 305

7.4.2　汽车双体模型的外作用力参数辨识 307

§7.5　液体晃动动力学参数辨识 311

7.5.1　液体晃动的摆模型 312

7.5.2　液体晃动模态参数辨识 313

7.5.3　液体晃动动力参数辨识 315

§8.1　辨识仿真计算 317

第八章　辨识准度和系统验证 317

8.1. 1 辨识仿真程序结构和组成 318

8.1.2　辨识仿真数字试验 320

§8.2 飞行器气动参数辨识仿真 322

8.2.1　动力学系统仿真模型 322

8.2.2　过程噪音仿真模型 329

8.2.3　观测噪音仿真模型 336

§8.3　辨识准度估计 339

8.3.1　不确定度椭球 340

8.3.2　其它辨识准度准则 343

8.3.3　辨识准度的工程判断 344

§8.4　系统验证 344

参考文献 345