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专利号: 2023104646892
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤S1:确定非线性输入输出系统以及待辨识系统参数;

步骤S2:将求解待辨识系统参数转化为求解待识别残差函数最小值;

步骤S3:将待识别残差函数进行高阶泰勒展开;

步骤S4:根据非线性输入输出系统的类型采用最小二乘法求解系统待辨识参数更新值;

步骤S5:利用迭代公式对系统待辨识参数进行求解。

2.根据权利要求1所述的一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于:在步骤S1中,非线性输入输出系统为多维输入和多维输出的强非线性系统,表达式如下:   (1)

其中, 是已知的输入值与输出值, 代表 为 维实数集, 代表 为 维实数集,和 分别为输入值和输出值的维度,为时间序列; 是一个关于 的连续可微的多维非线性函数,和 分别为线性参数和非线性参数, 和 为待辨识系统参数, 代表 为 维实数集, 代表 为 维实数集,和 分别为参数 和的维度; 为高斯白噪声,服从期望为0方差为 ,具有统计特性 ;

令:

   (2)

其中, 是关于 的连续可微的多维非线性函数; 表示矩阵的转置;

结合公式(1)和(2)得到:  (3)。

3.根据权利要求2所述的一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于:在步骤S2中,令 ,则辨识求解参数 转化为如下目标函数:,其中, 为2‑范数;

则待辨识残差函数为:

     (4)。

4.根据权利要求3所述的一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于:在步骤S3中,将待识别残差函数进行高阶泰勒展开,假设已获得第 次迭代求解值 ,则设置有第 次到第 次的迭代公式如下:   (5)

将 在 处进行高阶泰勒展开,展开过程如下:  (6)

其中,   , 为雅克比矩阵 ,为偏导数;为展开的阶数;向量函数 是关于 维变量 的雅克比矩阵; 为 的Kronnecker积; 为变量 的估计值。

5.根据权利要求4所述的一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于:在步骤S4中,非线性输入输出系统的类型包括过测量系统和欠测量系统,过测量系统和欠测量系统分别对应有过测量方程解和欠测量方程解。

6.根据权利要求5所述的一种基于高阶最小二乘法的非线性输入输出系统参数辨识方法,其特征在于:在步骤S4中求解待辨识残差函数转化为求解待更新辨识参数 的最小值,即:   (7)

的目标函数等效转化为:

    (8)

将公式(8)等效改写为:

  (9)

记:

   (10)

当 时,公式(9)是过测量方程,采用最小二乘法求解过测量方程解可得:

   (12)

当 时,公式(9)是欠测量方程,采用最小二乘法求解欠测量方程解可得:

   (14)。