【正文】 模型狀態(tài)方程是用于表達(dá)系統(tǒng)各變量(包括內(nèi)部變量即狀態(tài)變量與外部變量)之間關(guān)系的表達(dá)式。當(dāng)輸入信號己知時系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與響應(yīng)曲線間存在著對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)得到響應(yīng)輸出后通過曲線的特征量便能夠得到模型參數(shù)的估計(jì)值。但是圖解法對系統(tǒng)及辨識條件的要求較高，只適用于無外界干擾且輸出規(guī)范的線性系統(tǒng)辨識問題。同時，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)的安全性，采用的測試信號要在盡量不干擾系統(tǒng)正常生產(chǎn)的情況下充分激勵系統(tǒng)，獲得滿足辨識要求的信息。下面介紹基于階躍響應(yīng)曲線的辨識算法。 階躍響應(yīng)切線法在取拐點(diǎn)A與做切線兩個環(huán)節(jié)中，由于人為因素的影響隨意性較大，得到的參數(shù)估計(jì)精度較低，不適用于對辨識結(jié)果要求較高的控制系統(tǒng)，只能對系統(tǒng)進(jìn)行粗略估計(jì)。 兩點(diǎn)法對一階滯后模型的轉(zhuǎn)換形式有 ()在階躍響應(yīng)范圍內(nèi)任意取兩個時間點(diǎn)t1和t2及其對應(yīng)的輸出，取系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出值為y(∞)代入()式可獲得二元二次方程組，通過解數(shù)學(xué)方程能夠得到參數(shù)值τ和T，K值與切線法求解類似。3. 仿真實(shí)例① 一階模型假設(shè)模型K=1，τ=5，T=10。(a)可知相應(yīng)的，t1=10，t2=② 二階模型假設(shè)二階無滯后模型參數(shù)K=1，T1=3，T2=4，(b)選擇點(diǎn)(6，)和(10，)。隨著模型階次的提高計(jì)算量會大大增加，而且在有噪聲干擾的情況下，采用取兩點(diǎn)法會加大辨識誤差，辨識模型甚至無法正確反映系統(tǒng)的動態(tài)特性。 階躍響應(yīng)二點(diǎn)圖 基于最小二乘的辨識方法 基本最小二乘法最小二乘法(LS)及其推廣算法主要用于線性離散系統(tǒng)的辨識，因?yàn)樵谔幚頂?shù)學(xué)問題時采用離散系統(tǒng)中差分方程的形式較為方便。（）（）過程系統(tǒng)模型可表示為（） 其中[z(k1)…z（kna+）u(k1…u(knb))T是信息量記為h(k)，[a1, a2,…an，b1,b2,…bn]是待估參數(shù)記為θ。則()可以轉(zhuǎn)化為()式的形式 （）在信息數(shù)據(jù)中選擇L為數(shù)據(jù)長度，利用()式構(gòu)成方程組 （）根據(jù)假定的模型結(jié)構(gòu)可以得出模型參數(shù)的個數(shù)為na+nb。則無法得到方程組的唯一解，所以需要保證選取的數(shù)據(jù)長度L≥na+nb，且隨著L的增加辨識精度也會提高，所以只有L充分大才能保證辨識結(jié)果的精確性。 （）通過對()式求偏導(dǎo)求解最小值問題，是LS法對參數(shù)的估計(jì)值 （）解方程()得出參數(shù)估計(jì)氏的表達(dá)式 （） ()對該系統(tǒng)施加幅值為177。由仿真結(jié)果可以看出，隨著數(shù)據(jù)長度的增加，辨識精度呈上升趨勢且在白噪聲干擾的情況下能夠得到參數(shù)的無偏估計(jì)。丁鋒等人提出了基于FIR模型的LS算法，可直接用于多變量系統(tǒng)辨識3 軟件環(huán)境介紹（LabView以及Matlab） LabVIEW編程介紹 LabVIEW總體介紹LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語言，與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫，也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。，經(jīng)過20多年的發(fā)展，內(nèi)容得到不斷豐富和完善，不僅集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)以及數(shù)字信號處理、系統(tǒng)辨識、模糊控制等眾多工具包。LabVIEW使用的是G語言(Graphics Language，圖形化編程語言)軟件開發(fā)平臺，在編程過程中，不需要寫文本程序代碼，而是使用流程圖的形式編程，因此，LabVIEW易于學(xué)習(xí)，使用者可以快速掌握，可以直接在工程技術(shù)中得以應(yīng)用。LabVIEW軟件像其他軟件一樣，可編譯成可執(zhí)行文件和安裝文件，在沒有安裝LabVIEW軟件的PC機(jī)上使用。LabVIEW不僅可以作為虛擬儀器的有效開發(fā)工具,還可以使用它構(gòu)建大型復(fù)雜控制系統(tǒng)[9]。 LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）和圖標(biāo)/連結(jié)器（icon/connector）三部分部分。前面板是LabVIEW與用戶交流和通訊的界面，其外觀和界面模擬了傳統(tǒng)儀器操作界面，其操作類似于對普通儀器的操作。上面有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。顯然，并非簡單地畫兩個控件就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個與之配套的流程圖。在流程圖中對VI編程，一控制和操作定義在前面板上的輸入和輸出功能。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機(jī)數(shù)顯示器的連線端子，還有一個隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的函數(shù)及程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)。在背面板上，用戶可以通過“高亮顯示執(zhí)行過程”或是“單步執(zhí)行”的方式來調(diào)試和檢查程序框圖。圖標(biāo)/連結(jié)器是用來定義子VI的輸入和輸出參數(shù)，與文本編程語言中的函數(shù)的輸入輸出參數(shù)類似。這些模板集中反映了該軟件的功能與特征。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在“查看”菜單下選擇“工具選板”命令以顯示該模板。當(dāng)從Windows菜單下選擇了“顯示即時幫助”功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標(biāo)放在流程圖程序的子程序（Sub VI）或圖標(biāo)上，就會顯示相應(yīng)的幫助信息。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成標(biāo)簽工具Position/Size/Select （選擇）用于選擇、移動或改變對象的大小。Edit Text（編輯文本）用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建自由標(biāo)簽。Connect Wire（連線）用于在流程圖程序上連接對象。Scroll Windows（窗口漫游）使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中漫游。控件模板用來給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象?？丶x板只有在打開前面板的時候才會出現(xiàn)，如果控件選板不顯示，可以用Windows菜單的查看功能打開控件選板，也可以在前面板的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板。包含數(shù)字式、指針式顯示表盤及各種輸入框。包含各種布爾開關(guān)、按鈕以及指示燈等。 Path（字符串和路徑）字符串和路徑的控制和顯示。 Cluster （數(shù)組和簇）數(shù)組和簇的控制和顯示。 Table（列表和表格）列表和表格的控制和顯示Graph（圖形顯示）顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢圖和曲線圖。 Enum（環(huán)與枚舉）環(huán)與枚舉的控制和顯示。于操作OLE、ActiveX等功能。Activex用于ActiveX等功能。Select a Controls（控制選擇）調(diào)用存儲在文件中的控制和顯示的接口。函數(shù)選板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。函數(shù)選板只有在打開程序框圖的時候才會出現(xiàn)，若函數(shù)選板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的查看功能打開函數(shù)選板，也可以在流程圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板。Numeric（數(shù)值運(yùn)算）包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算，還包括數(shù)制轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算，以及各種數(shù)值常數(shù)。String（字符串運(yùn)算）包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符(串)常數(shù)等。Cluster（簇）包括簇的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。Comparison（比較）包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等于。 Dialog（時間和對話框）包括對話框窗口、時間和出錯處理函數(shù)等。Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集）包括數(shù)據(jù)采集硬件的驅(qū)動，以及信號調(diào)理所需的各種功能模塊。Mathematics（數(shù)學(xué)）包括統(tǒng)計(jì)、曲線擬合、公式框節(jié)點(diǎn)等功能模塊，以及數(shù)值微分、積分等數(shù)值計(jì)算工具模塊。應(yīng)用LabVIEW完成控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺開發(fā)的關(guān)鍵是要對上述的各種子模塊的功能熟練掌握，控件選板的各個子模塊在前面板形成類似于實(shí)物操作時的各種儀器，而函數(shù)選板的各個子模塊就類似于實(shí)物動作時所遵循的程序語言。無論LabVIEW圖形化編程語言具有多少種編程范式或設(shè)計(jì)模式，它們都是以數(shù)據(jù)流編程方式為基礎(chǔ)或?yàn)楹诵牡?。LabVIEW編程對我們而言就是通過繪制線段連接不同功能的節(jié)點(diǎn)，圖形化的程序框圖中結(jié)構(gòu)決定程序如何執(zhí)行。數(shù)據(jù)流編程不僅打破傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思維模式，這樣便使得在程序流程圖構(gòu)思完畢的同時也完成了程序的撰寫。它們充分的利用了圖形化操作系統(tǒng)的所提供的基本特性，逼真的模擬出虛擬儀器所必需的圖形化用戶界面的基本元素。是一種專業(yè)的計(jì)算機(jī)程序，用于工程科學(xué)的矩陣數(shù)學(xué)運(yùn)算。MATLAB編程語言相對于其他編程語言具有代碼短小高效，功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)，計(jì)算功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。利用MATLAB強(qiáng)大的計(jì)算功能和有效的繪圖功能可以有效地解決上述問題。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)