開題報告 文檔

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1、遼寧石油化工大學 信息與控制工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文題目：基于mat lab的工業(yè)過程系統(tǒng)辨識軟件包 設計 學生姓名： 專業(yè)班級： 學 號 指導教師： 年月日 填寫說明： 1．題目的背景和意義 對題目的出處，背景和意義進行說明論述，不少于300 字。 2．題目研究現(xiàn)狀概述 通過調(diào)研和查閱文獻，對題目所涉及的技術、理論和研究成果進 行說明論述，不少于1000 字。 3．題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標 對題目要完成的主要內(nèi)容進行說明，并說明達到的預期目標， 不少于 300 字 4．進度計劃 從設計開始的教學周起，依據(jù)任務書的進度安排進行細化并以周

2、 為單位給出主要工作和完成的任務。 5． 參考文獻 對“2.題目研究現(xiàn)狀概述”項引用的資料、論文或著作按照引用 順序列出參考文獻（格式同論文《參考文獻》）。不少于 10 篇（其 中近3 年的文獻占1/3 以上）， 注：相應欄不夠時自動加頁。 排版要求：正文，宋體，小四，行距固定值20 磅 要求學生在畢業(yè)設計（論文）開始后的第2 周末完成《開題報告》， 并交到指導教師評閱（交電子稿和雙面打印稿）。 1.題目的背景和意義 現(xiàn)代控制理論經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展己經(jīng)為先進控制奠定了理論基礎，隨著集散控制 系統(tǒng)(DCS )、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的普及和提高，為先進控制和在線優(yōu)化的應用 提

3、供了強有力的硬件和軟件平臺。近幾十年來，控制理論持續(xù)而穩(wěn)定地發(fā)展，各方面 都得到改進和完善。由于工業(yè)生產(chǎn)對產(chǎn)品品質(zhì)要求越來越高，隨著計算機技術飛速發(fā) 展，先進控制技術如內(nèi)?？刂啤⒆赃m應控制、預測控制等也在不斷發(fā)展，然而很多新 的技術遲遲沒有在過程工業(yè)中得到廣泛的應用，最重要的原因就是缺乏準確描述的動 態(tài)模型的支撐。要想把先進控制技術應用于工業(yè)實際，就得基于模型辨識?？偟膩碚f， 準確的模型是先進控制技術得以應用的前提和基礎。而模型辨識就是解決這個問題的 方法。所謂辨識就是通過測取對象在人為輸入作用下的輸出響應，或正常運行時的輸 入輸出數(shù)據(jù)記錄，加以必要的數(shù)據(jù)處理和數(shù)學計算，估計出對象的數(shù)學模型。

4、 2.題目研究現(xiàn)狀概述 系統(tǒng)辨識的先導性工作可追溯到16世紀德國天文學家開普勒從火星觀測數(shù)據(jù)，發(fā) 現(xiàn)行星運動三大規(guī)律從而建立了行星運動的一種數(shù)學模型；18世紀德國數(shù)學家高斯開 創(chuàng)性地提出的最小二乘法，奠定了系統(tǒng)辨識中參數(shù)估計方法的基石?，F(xiàn)代控制理論和 電子數(shù)字計算技術的蓬勃發(fā)展，為通過試驗數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型的系統(tǒng)辨識學科提供了 理論和技術上的基礎。系統(tǒng)辨識的研究真正開始于本世紀70年代，并在這一時期出現(xiàn) 了研究高潮，30多年的研究取得了大量的成果，并成功的得到應用。系統(tǒng)辨識在實踐 中涉及如何合理的安排試驗，如何選擇試驗信號，如何測量和收集數(shù)據(jù)，如何進行實 時驗證等問題。在理論上涉及模型的參數(shù)

5、化和可辨識性，動態(tài)系統(tǒng)參數(shù)估計的優(yōu)良性, 參數(shù)估計和計算方法的改進等問題。正因如此，系統(tǒng)辨識成為目前相當活躍的學科之 一,吸引了眾多的科技人員在這一領域的各個方面，對其理論進行研究，并探討在不 同的實踐中應用的可能。 當前系統(tǒng)辨識己經(jīng)在自然科學、技術科學、經(jīng)濟活動和工程實踐等各領域得到廣 泛地應用，比如數(shù)學建模與仿真性能預測，故障診斷，自適應控制及質(zhì)量監(jiān)控等等領 域。在動力系統(tǒng)的設計、試驗、分析方面，模型的系統(tǒng)辨識也有著十分廣泛地應用， 例如對飛行器氣動參數(shù)的辨識，結構系統(tǒng)辨識及結構握動試驗中的應用都取得了一定 的成功。系統(tǒng)辨識作為建立被控對象數(shù)學模型的重要方法之一，它己經(jīng)成為自動控制 理論

6、中一個活躍而又重要的分支，它用于控制系統(tǒng)的設計和分析等方面。過程控制的 品質(zhì)，主要是由被控對象和控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的特性及系統(tǒng)的結構來決定的，過程建模 就是通過某種方法來建立可以描述被控對象動態(tài)特性的模型。我們利用辨識方法獲得 被控過程的數(shù)學模型之后，就以此模型為基礎，設計出比較合理的控制系統(tǒng)。該模型 還可以用于監(jiān)測過程參數(shù)。在大多數(shù)的生產(chǎn)過程中，對象的數(shù)學模型很難比較精確地 獲得，或者是對象模型的參數(shù)隨時間的改變而發(fā)生變化，這就意味著需要不斷地從過 程中收集有效信息來辨識系統(tǒng)，分析和推斷過程動態(tài)特性的變化情況。 現(xiàn)有的傳統(tǒng)辨識方法有最小二乘法（（LS）、極大似然法（ML）、最小嫡估計法（ME

7、E）、 階躍響應法（（SR ）等。其中LS由于原理簡單易懂，計算方便而得到廣泛應用。由于LS 的理論限制，在無噪聲或是白色噪聲的干擾下應用基于脈沖響應的最小二乘法可以得 到模型參數(shù)無偏、一致的估計，但是含有有色噪聲信息的辨識結果則帶有一定的誤差。 為了克服由于“數(shù)據(jù)信息飽和”以及有色噪聲帶來的偏差，人們發(fā)展了一些最小二乘 的改進算法:增廣最小二乘法（（ELS）、廣義最小二乘法（GLS）、偏差校正的GLS法、輔 助變量法以及相關一最小二乘法（（CDR-LS）等。 3. 題目要完成的主要內(nèi)容和預期目標 ~~針對工業(yè)先進控制應用中所涉及的模型辨識問題，找到能夠有效使用的模型辨識 方法，為后續(xù)的先

8、進控制系統(tǒng)提供較為精確的模型支持。本論文以工業(yè)現(xiàn)場需要所提 出的系統(tǒng)辨識實用方法為核心，討論了工業(yè)生產(chǎn)實際可能遇到的情況下，辨識方法的 應用，以達到對系統(tǒng)辨識的整個過程從數(shù)據(jù)采集、模型結構確定、模型參數(shù)的辨識到 模型的驗證的熟悉。能夠輸入待辨識模型的數(shù)據(jù)，直觀顯示最后得到的模型，從而可 以對模型進行分析研究和驗證。本論文同時還對經(jīng)典的辨識算法：最小二乘法、圖解 法、連續(xù)模型直接辨識法通過仿真對系統(tǒng)模型進行辨識比較結果得出各算法的優(yōu)缺 點。 4. 進度計劃 第一階段：文獻綜述，撰寫開題報告 （用2周） 第二階段：設計（研究）方案的工作 （用3周） 第三階段：詳細設計（研究） （用3周）

9、 第四階段：方案實現(xiàn)（實驗、仿真、實際實現(xiàn)）（用3周） 第五階段：撰寫論文 （用3周） 5 ?參考文獻 [1] 倪博溢，蕭德云.Mat lab環(huán)境下的系統(tǒng)辨識仿真工具箱[J].系統(tǒng)仿真學報，2010, 18(6)： 1493—1496. [2] 李言俊，張科?系統(tǒng)辨識理論及應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006. [3] 鄭征，田書.基于Mat lab的輔助變量法參數(shù)辨識與仿真J] ?計算機應用與軟件， 2004，21(7): 127—129. [4] 侯媛彬，汪海，王立琦.系統(tǒng)辨識及其Mat lab仿真[M].北京：科學出版社，2004. [5] 齊曉慧，田慶民，董海

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