非迭代辨识与模型跟随控制：应对Hammerstein系统不对称死区非线性

"该文提出了一种针对具有不对称死区非线性的Hammerstein系统的非迭代辨识和模型跟随控制方法。通过未知死区非线性参数化，设计了一种新的非迭代辨识算法，即使在输入存在不对称死区的情况下也能有效控制这类系统。该方法使用分段线性函数的规范表示来描述复杂的死区函数，从而构建一个通用的参数模型，以近似整个系统的动态特性。死区的阈值和斜率以及线性传递函数的系数可以通过设计的持续激励输入同时估计，无需预先了解死区非线性的具体程度。随后，设计了一个改进的模型跟随控制策略，使得系统输出能以良好的性能跟踪期望的输出。数值仿真验证了这种方法的有效性。" 这篇研究论文发表在IET Control Theory and Applications期刊上，作者是X.Lv和X.Ren，来自北京理工大学自动化学院。文章的核心在于解决具有不对称死区非线性的Hammerstein系统的辨识与控制问题。Hammerstein系统是一种特殊的非线性系统，由一个非线性部分（在这种情况下是死区非线性）和一个线性部分（如线性传递函数）组成。传统的迭代辨识方法可能在处理这类非线性时遇到困难，特别是在死区非对称的情况下。 该文提出的非迭代辨识算法首先对死区非线性进行参数化，使用分段线性函数来近似其行为。这种表示方式允许系统模型更准确地捕捉输入与输出之间的复杂关系。通过设计一种持续激励输入，算法可以同时估计出死区的阈值和斜率，以及线性部分的系数，大大简化了辨识过程，且不需要对死区非线性的具体形状有先验知识。 接下来，为了实现对系统输出的有效控制，研究人员设计了一个修改后的模型跟随控制策略。这种控制策略的目标是确保实际系统的输出能够紧密跟踪期望的参考信号，即使在存在非线性和不确定性的情况下也能保持良好的性能。通过调整控制器参数，可以在不完全了解系统内部特性的前提下，达到满意的控制效果。 通过数值仿真，论文展示了所提出的算法和控制策略在处理具有不对称死区的Hammerstein系统时的有效性和鲁棒性。这种方法对于工业应用尤其有价值，因为许多实际系统中都存在非对称的输入死区，例如电机驱动、过程控制等领域。该研究为理解和控制这类复杂系统提供了一个新的工具，有助于推动非线性控制理论的发展。