基于扩张状态观测器的迟滞非线性系统辨识新方法

本文主要探讨了一种基于扩张状态观测器的新型参数辨识方法，针对一类具有迟滞非线性的系统进行研究。这类系统通常在实际工业应用中广泛存在，如压电系统，其动态特性难以精确建模。文章的核心贡献是提出了一种有效的方法来分离并估计系统中的线性参数和非线性迟滞参数。 首先，作者构建了一种特殊的周期输入信号，通过对Bouc-Wen模型的深入分析，展示了这种信号如何揭示系统的关键积分特性。积分特性对于理解系统响应和参数估计至关重要，因为它反映了系统的长期行为和记忆效应。通过选择恰当的输入，可以更好地激发出系统内部的非线性特性，并通过观察其响应来提取信息。 接着，作者引入了扩张状态观测器这一工具。扩张状态观测器是一种强大的工具，它不仅可以提供系统状态的实时估计，还可以处理非线性和不确定性。通过该观测器，研究人员能够获取到系统状态和等效扰动，这为构造参数辨识的方程组提供了关键数据。利用这些数据，线性参数和迟滞参数得以独立识别，因为它们在系统的动态响应中表现出不同的特性。 线性参数的辨识通常涉及到系统在常规输入下的响应，而迟滞参数则体现在对周期输入的累积响应上。通过解决由此构建的线性方程组，所有参数的估计变得可行。这种方法确保了参数估计的精度，并且避免了传统方法中可能遇到的参数混杂问题。 为了验证这一方法的有效性，作者进行了数值仿真。仿真结果表明，新方法能够准确地识别出迟滞非线性系统的参数，所得到的模型能够很好地反映实际系统的动态特性，这对于系统控制和预测有着重要的实践意义。 最后，该方法被成功地应用到一类压电系统的迟滞非线性模型辨识中。压电系统由于其固有的非线性和迟滞性，对于参数辨识提出了更高的要求。通过本文方法，研究人员获得了满足实际系统特性的模型，这为进一步的控制系统设计和性能优化奠定了坚实的基础。 这篇论文提供了一种创新的基于扩张状态观测器的参数辨识策略，对于迟滞非线性系统的理解和控制具有重要的理论价值和工程应用前景。