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专利号: 2023108941002
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于极大似然最小二乘算法的分数阶压电陶瓷辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)建立分数阶压电陶瓷系统的输入输出数学模型;

步骤2)构建极大似然最小二乘算法的辨识流程。

2.根据权利要求1所述的基于极大似然最小二乘算法的分数阶压电陶瓷辨识方法,其特征在于,所述步骤1)的建模步骤如下:(1‑1)构建一个分数阶压电陶瓷系统Hammerstein非线性模型的结构;

(1‑2)根据此模型,构建出分数阶压电陶瓷系统Hammerstein非线性模型表达式如下:y(t)=x(t)+w(t),     (4)2

其中,u(t)是模型输入信号,y(t)是模型输出信号,v(t)是一个均值为0、方差为σ 且满‑1足高斯分布的白噪声,中间变量 x(t)和w(t)是中间不可测量的信号,q 是单位延迟符‑1号:q y(t)=y(t‑1),A(q),B(q)和C(q)是常数多项式,具有以下定义:其中,多项式因子ai,bj和ck是待估计的参数,γ是多项式的分数阶数;

(1‑3)则中间信号x(t)和w(t)表示为:采用了Grünwald Letnikov(GL)定义求解分数阶导数,GL定义表示为:γ

其中Δ是离散分数阶差分算子,Δ x(th)是函数x(th)的γ阶分数导数,令t=th,其中h是采样间隔,t是计算导数逼近的样本数,将式(7)带入式(5),(6),离散后的中间信号x(t)和w(t)为:模型中非线性环节的输出是多项式形式,表示为:其中,εi是需要辨识的未知系数,而多项式函数的阶数γ是已知的;

(1‑4)得到分数阶压电陶瓷系统的Hammerstein非线性模型的辨识模型:上述公式中,φ(t)为系统的信息向量,表示为:θ为系统的参数向量,表示为:

其中, 定义为:

3.根据权利要求2所述的基于极大似然最小二乘算法的分数阶压电陶瓷辨识方法,其特征在于,所述步骤1‑1)的模型为分数阶Hammerstein非线性模型。

4.根据权利要求1所述的基于极大似然最小二乘算法的分数阶压电陶瓷辨识方法,其特征在于,所述步骤2)构建极大似然最小二乘算法的辨识流程的步骤如下:步骤2‑1)初始化,给定循环次数L;

步骤2‑2)将输入压力作为压电陶瓷系统模型的输入数据u(t),输出电流作为输出数据y(t),根据式(8)计算压电陶瓷压力差x(t);

步骤2‑3)将信息向量中的中间变量x(t)、w(t)、非线性部分 和不可测噪声v(t)替换为其估计值 和 根据式(12)计算步骤2‑4)根据式(14)计算增益向量L(t);

步骤2‑5)根据式(15)计算参数向量的估计值步骤2‑6)根据式(8)、(15)计算估计的中间变量 和估计的噪声 由式(7)的GL定义计算中间变量分数阶导数步骤2‑7)判断是否达到最大循环次数,若没有达到,程序跳转到步骤2‑3),若达到,进入步骤2‑8);

步骤2‑8)输出结果,完成辨识。