建模方法研究
- 格式:docx
- 大小:66.57 KB
- 文档页数:5
(1) 要控制一个过程,必须了解过程的特性,过程特性 的数学描述就称为数学模型。在控制系统的分析和 设计中,过程的数学模型是极为重要的基础资料。 建立对象的数学模型通常有两种方法,一种方法是: 从基本物理定律,即利用各个专门学科领域提出的 物质和能量的守恒性和连续性原理,以及系统的结 构(设备)数据推导出模型。这种方法得出的数学 模型称之为机理模型或者解析模型,这种建立模型 的方法称为解析法;另一种方法是:根据动态系统 的输入、输出数据来估计建立系统的模型(模型结 构和参数),这种方法称之为系统辨识。 桌面《液位控制系统建模及其控制算法的研究 _李
小平》
(2) 被控对象的数学建模通常用下列两种方法: 一种是 分析法,即根据过程的机理,物料和能量平衡关系 求得其数学模型;另一种是用实验的方法确定。本 文主要介绍被控对象对典型输入信号的响应来确 定他的数学模型。
桌面《模糊_PID控制在污水处理厂液位控制中的研 究及应用 _韩霞》
(3) 开环阶跃响应曲线法建立模型
论文摘抄《基于PLC的液位模糊控制系统设计》
(4) 为了提高此类液位控制系统的控制品质 , 实验室引 进了单水箱液位控制系统 , 并对其进行深入一步的 仿真分析。在对系统进行仿真之前 , 首先需要建立 系统的数学模型。数学模型建立的合适与否直接关 系到控制质量的优劣。 目前较为典型的建模方法是 在实际生产中采用的系统辨识法 , 即用一阶滞后系 统来近似复杂的液位控制系统 , 然后利用系统辨识 的方法确定参数 , 从而建立一个简化的数学模型。 另一种方法是机理建模法 , 即根据实际系统的流体 运动规律建立相应的液位控制系统的运动方程。系 统辨识法建立的模型是一种简化的模型 ,
模型精度 不高 ; 机理建模法所建立的模型在理论上来讲是比 较精确的 , 但由于实际系统中存在很多干扰因素
干扰造成模型准确度降低 , 模型实用性差。为了克 服上述方法的不利因素 , 文献提出了系统建模的第 三种方法 , 即模糊推理建模方法 ,这种方法根据输 入量与输出量的逻辑关系 , 得到模糊推理规则库 然后将模糊推理规则库转变为某种分片的非线性 方程组 , 即变系数非线性微分方程组。 用到的论文《单水箱液位控制系统的模糊推理建模 及仿真 _王志新》
又称为直接分析法或解析法,应用最广泛的一种建模方法。
一般是在若干简化假设条件下, 以各学科专业知识为基础, 通过 分析系统变量之间的关系和规律,而获得解析型数学模型。
其实质是应用自然科学和社会科学中 被证明是正确的理论、 原理 和定律或推论, 对被研究系统的有关要素(变量)进行理论分析、演 绎归纳,从而构造出该系统的数学模型。
2.5.2.2 机理分析法建模步骤
建模步骤如下:
1) 分析系统功能、原理,对系统作出 与建模目标相关的 描述;
2) 找出系统的 输入变量和输出变量 ;
3) 按照系统(部件、元件)遵循的物化(或生态、经济)规律
列写出各部分的微分方程或传递函数等;
4) 消除中间变量,得到初步数学模型;
5) 进行模型标准化;
6) 进行验模(必要时需要修改模型) 。
2.5.4 系统辨识建模方法
2.5.3.1 系统辨识建模原理
1962年,Zadeh给出系统辨识的定义:一个与所测系统等价的模型
明确了辨识的三要素:
输入输出数据:辨识的基础;
模型类:寻找模型的范围;
等价准则:辨识的优化目标。
系统辨识原理图
2.532系统辨识建模一般步骤
一般步骤:
1) 明确建模目的和验前知识:目的不同,对模型的精度和形式 要求不同;事先对系统的了解程度。
2) 实验设计:变量的选择,输入信号的形式、大小,正常运行 信号还是附加试验信号,数据采样速率,辨识允许的时间及 确定量测仪器等。
3) 确定模型结构:选择一种适当的模型结构。
4) 参数估计:在模型结构已知的情况下,用实验方法确定对系 统特性用影响的参数数值。
5) 模型校验:验证模型的有效性。
第 三 章
系统辨识步骤