总序 1
前言 1
第1章 绪论 1
1.1 辨识的基本概念 2
1.1.1 模型的含义和表现形式 2
1.1.2 建立数学模型的基本方法 2
1.1.3 系统辨识的定义 3
1.2 系统辨识的研究目的 3
1.3 数学模型的分类 5
1.4 几种常见的数学模型的数学表示 6
1.5 辨识的步骤 12
思考题与习题 13
第2章 传递函数的辨识 15
2.1 传递函数辨识的时域法 16
2.1.1 一阶惯性滞后环节的辨识 17
2.1.2 二阶自衡对象的辨识 18
2.1.3 二阶欠阻尼自衡对象的辨识 20
2.1.4 高阶自衡对象的辨识 20
2.1.5 自衡等容对象的辨识 21
2.1.6 无自衡对象的传递函数辨识 23
2.1.7 面积法 23
2.2 传递函数辨识的频域法 25
2.2.1 由实验测定系统的频率响应 25
2.2.2 由实验频率响应辨识传递函数 28
思考题与习题 36
第3章 辨识的输入信号 37
3.1 白噪声及其产生方法 38
3.1.1 白噪声过程 38
3.1.2 白噪声序列 39
3.1.3 白噪声序列的产生方法 40
3.2 伪随机序列 42
3.2.1 M序列的产生与性质 43
3.2.2 M3序列的产生与性质 46
3.2.3 逆重复M序列 47
3.3 连续型伪随机信号 48
3.3.1 连续型伪随机信号的自相关函数 48
3.3.2 连续型伪随机信号的功率谱密度 49
思考题与习题 51
第4章 相关辨识法 53
4.1 连续时域相关分析法 54
4.2 利用M序列作输入信号的相关分析法 56
4.3 用脉冲响应求传递函数 63
4.3.1 连续系统的传递函数 63
4.3.2 离散系统的脉冲传递函数 64
思考题与习题 66
第5章 辨识的最小二乘法 67
5.1 最小二乘估计 68
5.2 最小二乘估计的统计性质 70
5.3 最小二乘递推算法 74
5.4 数据递推的饱和及解决办法 77
5.4.1 数据饱和现象 77
5.4.2 渐消记忆法 78
5.4.3 限定记忆法 79
5.4.4 振荡记忆法 80
5.5 广义最小二乘法 80
5.6 增广最小二乘法 83
5.7 辅助变量法 87
5.7.1 一次完成算法 87
5.7.2 辅助变量的选择 87
5.7.3 辅助变量递推算法 89
5.8 相关最小二乘法 90
5.9 多阶段最小二乘法 95
5.10 最小二乘类辨识算法的比较 101
思考题与习题 103
第6章 极大似然法及其他辨识算法 105
6.1 极大似然法 106
6.1.1 极大似然原理 106
6.1.2 数值解法 108
6.1.3 递推的极大似然法 110
6.1.4 极大似然估计的统计性质 113
6.2 预报误差法 114
6.2.1 预报误差模型 114
6.2.2 预报误差法和极大似然法的关系 115
6.2.3 预报误差迭代算法 117
6.3 随机逼近法 118
6.3.1 随机逼近原理 118
6.3.2 随机逼近法 120
6.3.3 随机牛顿法 121
6.4 递推参数估计算法的收敛性描述 122
6.5 辨识算法的比较 125
思考题与习题 126
第7章 系统阶次的辨识 129
7.1 根据Hankel矩阵判定模型的阶次 130
7.2 根据残差特性判定模型的阶次 131
7.2.1 阶和目标函数 131
7.2.2 确定阶的F检验法 132
7.2.3 方程误差独立性检验法 134
7.3 确定阶的AIC准则 135
7.3.1 AIC准则 135
7.3.2 AIC法对线性定常系统定阶 135
7.3.3 AIC准则与F检验法的关系 137
7.4 阶次增加时的参数递推估计算法 138
思考题与习题 140
第8章 闭环系统辨识 141
8.1 闭环系统的可辨识性条件 142
8.2 闭环系统的间接辨识法与可辨识性条件 144
8.3 闭环系统的直接辨识法 146
8.3.1 频率特性的直接辨识法 146
8.3.2 用辅助变量法来直接辨识 148
8.3.3 用相关最小二乘法来直接辨识 149
8.4 闭环系统切换调节器辨识 151
思考题与习题 153
第9章 时间序列的建模分析基础 155
9.1 时间序列模型的动态特性 156
9.1.1 格林函数 156
9.1.2 逆函数 157
9.1.3 自相关函数 158
9.1.4 偏自相关函数 159
9.2 时间序列建模 160
9.3 非平稳时序的处理方法 163
9.4 预报 166
思考题与习题 170
第10章 系统辨识的应用 171
10.1 辨识在轧钢机械系统中的应用 172
10.2 辨识在机床切削自适应控制系统的应用 174
10.3 辨识在电力系统中的应用 177
10.4 辨识在化工系统中的应用 180
10.5 辨识在飞行器气动力参数辨识中的应用 185
10.6 辩识在生物医学工程中的应用 188
10.7 建模分析方法在社会经济系统中的应用 192
附录A 系统辨识实验说明 197
实验1 利用相关分析法辨识脉冲响应函数 197
实验2 机床切削加工颤振模型的辨识 197
实验3 离散模型的参数与阶次的辨识 198
实验4 加热设备动态特性的辨识 200
附录B Matlab系统辨识工具箱简介 201
参考文献 209