[发明专利]过程对象的在线闭环频域辨识方法、系统及计算机可读存储介质

权利要求书

1.一种过程对象的在线闭环频域辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

对输出信号y(t)和输入信号u(t)进行拉普拉斯变换，以得到输出信号y(t)的拉普拉斯变换表达式Y(s)和输入信号u(t)的拉普拉斯变换表达式U(s)；

基于所述拉普拉斯变换表达式U(s)和拉普拉斯变换表达式Y(s)，引入衰减因子α计算得到传递函数表达式G(s)；

基于迭代公式和传递函数表达式G(s)计算临界频率ω_c；

基于传递函数表达式G(s)和临界频率ω_c，通过最小二乘法计算获得一阶加纯滞后传递函数，其中

对输出信号y(t)和输入信号u(t)进行拉普拉斯变换，以得到输出信号y(t)的拉普拉斯变换表达式Y(s)和输入信号u(t)的拉普拉斯变换表达式U(s)的步骤包括：

定义拉普拉斯变换公式(1)：

输入信号u(t)和输出信号y(t)的拉普拉斯变换U(s)和Y(s)可分别表示为公式(2)和公式(3)：

基于所述拉普拉斯变换表达式U(s)和拉普拉斯变换表达式Y(s)，引入衰减因子α计算得到传递函数表达式G(s)的步骤包括：

基于公式(4)所表示的传递函数表达式G(s)：

取s＝jω+α，引入衰减因子α，计算有解公式(5)：

e^-αTc等于阶跃信号值的一半，其中T_c是过程对象到达稳态响应的时间，α与T_c满足下列公式(6)表达的关系：

α＝ln(2)/T_c (6)

当过程对象含有时滞环节时，α与T_c满足下列公式(7)表达的关系：

其中T_L为输出信号滞后的时间。

2.如权利要求1所述的在线闭环频域辨识方法，其特征在于，

基于迭代公式和传递函数表达式G(s)计算临界频率ω_c的步骤包括：

根据迭代公式(8)计算临界频率ω_c：

其中ω和的初始值都置为0，根据公式(9)表示为：

3.如权利要求2所述的在线闭环频域辨识方法，其特征在于，

基于传递函数表达式G(s)和临界频率ω_c，通过最小二乘法计算获得一阶加纯滞后传递函数的步骤包括：

根据公式(10)采用一阶加纯滞后模型：

其中，K为静态增益，T为时间常数，L为纯滞后系数，K、T、L根据公式(11)通过在ω_n(n＝1，2，...，M)的频率响应点匹配G(jω+α)和G(jω+α)获得：

4.如权利要求3所述的在线闭环频域辨识方法，其特征在于，

对于频率ω_n，公式(11)中的幅值和相位关系式分别通过公式(12)和公式(13)表示为：

ω_n²|G(ω_n+α)|²T²+|G(ω_n+α)|²(Tα+1)²＝K²e^-2Lα (12)

其中n＝1，2，...，M；

公式(12)的幅值关系可通过公式(14)表示为：

Φθ＝Γ (14)

其中，

公式(14)中的θ通过公式(15)确定：

θ＝(Φ^TΦ)^-1Φ^TΓ (15)；

时间常数T通过θ及公式(16)确定：

纯滞后系数L通过相位关系及公式(17)获得：

模型参数K通过θ、纯滞后系数L及公式(18)获得：