论文总字数：23950字

摘 要

系统辨识是如今控制理论中非常重要的一环。一般在不能按照常规方法推出模型时，就需要实验找到模型，并利用观测的输入输出数据判断出系统结构与参数信息。然而在现实情况中，难免会有外界干扰导致观测情况不理想的时候，这时候就需要改进的算法来完成辨识过程。其中输入输出数据丢失就是一个典型的例子。面对这种部分数据丢失的情况，运用适当改进的算法就能找到接近实地情形的系统结构与参数，这样让算法具备了更多的现实意义。

本文介绍了利用Microsoft Visual Studio2010实现的改进算法，由此处理部分数据丢失条件下的时域系统参数辨识问题。本设计是在VC2010上以MFC平台来设计界面，并且还调用了MATLAB引擎将结果的图像将结果显示在界面上。软件以最小二乘算法为基本算法，并通过辅助算法来辨识得到来接近实际情况的系统模型参数。软件能够正常生成辨识结果和图像文件。实验结果表明，该辨识软件能够正常运行并满足总设计的要求。

关键词：系统辨识、数据丢失、最小二乘算法、系统参数、Microsoft Visual Studio2010。

System identification software design And related research Based on the condition of missing data

Abstract

System identification is one of the important components of modern control theory. All important systems need to have preliminary experiment and model building in practical application. Verifying model and parameter estimation all need to use identification technology. In normal, experiment is needed to find models of system if which can’t be found by general ways. And use the observed input and output number to deduce the structure of the system and other information. But in reality, there will be some external disturbance which lead to unfavorable results.This is time when improved algorithm is needed to complete the identifying progress. The lost of input and output data is an example. To face the missing data situation, using the appropriate improved algorithm is able to get parameters and system structure which can be close to the real one. And this makes the algorithm have more realistic meaning.

This paper introduces a improved algorithm which is achieved in the environment of Microsoft Visual Studio2010, which is used to solve the problem of identification with missing data which is in the output. The design is on the platform of MFC, which complete the interface, from VC2010 and it also invokes the engine of MATLAB to draw pictures of identifying results on the interface. In the software, the part of algorithms are based on the least-square method and use auxiliary algorithm to get the system parameter which is closed to reality situation. At last, the software can normally generate the results of identification and files of graphic which all indicates that this software of identification can normally run and satisfy all requirements from designing progress.

KEYWORDS: System Identification, Data Lost, Least-Square Method, System Parameter, Microsoft Visual Studio2010.

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 5

1.1 项目背景 5

1.2 国内外缺失系统辨识研究状况 6

1.3 设计任务 7

1.4 运行设备与环境 8

1.5 本文研究内容及各章安排 8

第2章 系统参数辨识理论 9

2.1 时变系统模型辨识 9

2.2 模型和数据丢失模式 9

2.3 数据丢失情况下的参数辨识算法 11

2.4 最小二乘法参数辨识方法 15

2.4.1 最小二乘算法的分析和设计 15

2.4.2 递推最小二乘算法的分析及设计 16

2.4.3 结论 19

第3章 项目设计 20

3.1 软件程序结构框架 20

3.2 算法设计 20

3.2.1 时域缺失数据时时不变系统辨识方法 20

3.2.2 时域时变系统辨识方法 23

3.3 软件具体设计 25

3.3.1 MFC程序编写与按键 25

3.3.2 调用MATLAB引擎 29

3.3.3 MFC读取数据辨识 33

3.4 界面操作 34

3.4.1 数据导入 35

3.4.2 按键处理数据 35

3.4.3 图表显示处理数据信息 36

3.4.4 MATALB生成图 36

第4章 实验分析 38

4.1 利用MATLAB仿真实例 38

4.2 设计程序结果分析 40

第5章 结论与展望 46

5.1 总结 46

5.2 局限与展望 46

参考文献 47

致谢 48

绪论

项目背景

自动控制，同其命名一样，指的是在没有人为参与的情况下，通过相应的机器装置有规律并且高效率的完成较为困难的生产过程或运动过程。从工业革命开始，可以说自动控制就逐渐开始进入了人类的生活中，从开始简单的依靠物理层面的机械工具到对高热能资源的利用再到后来对电能的利用，自动控制使得人类的生活效率得到大大的提高。到现在可以看到社会上无处不存在着自动控制，这些自动化的设备充斥我们生活的方方面面，提高了我们的生活质量，也提高了其物质的使用质量。当然它发展的越快，所面临的难度也越大，这也是我们如今学习自动控制的意义所在。虽然困难，但收益也是成正比的，工程师借助计算机来设计控制系统，可以提高设计质量，保证设计的精度和可靠性，而且还有设计周期短，产品使用周期长等等许多优点。并且自动控制的发展使人类能让机器去代替完成一些高危任务，而其中的实现就是靠程序软件，也就是自动控制的核心之一来完成的，这也是我们当今自动控制技术非常重要的发展方向。

让机器完成原来人完成的任务前提之一就是要让我们懂得如何控制机器，或者说我们要对任务的目标有足够的了解。这时候就需要我们对我们的目标系统有一个清楚的认识，即需要对系统进行辨识。对目标系统的辨识可以让我们确定系统的数学模型，帮助我们建立未知的数学模型。而且凡是需要通过实验数据确定数学模型和估计参数的场合都要利用辨识技术。很多领域中都需要辨识，像化学化工，航空航天，城市规划等等。

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