本書以一種易懂、明晰、有條理的方式論述系統(tǒng)辨識,而且特別注重面向應用的辨識方法。主要內(nèi)容包括時域與頻域、連續(xù)時間與離散時間的非參數(shù)模型辨識和參數(shù)模型辨識,比較深入地討論了辨識的數(shù)值計算和實際應用中的若干問題;對多變量系統(tǒng)辨識、非線性系統(tǒng)辨識以及閉環(huán)系統(tǒng)辨識等也有較為系統(tǒng)的論述。全書共分9個部分,24章,各章論述系統(tǒng)、簡要,配有習題和數(shù)據(jù)集,供讀者練習,以加強理解。本書可供自動化類及相關專業(yè)高校師生和工程科技人員選用。
體系完整,內(nèi)容全面,對較新的研究成果也有較深入的介紹。 特別強調(diào)辨識方法思路和應用的論述,沒有過多和過于嚴格的數(shù)學推導和證明。 對信號處理以及相關領域基礎知識和基本方法及辨識算法數(shù)值性能的討論恰到好處。 對各種辨識方法的適用性、特點和實際應用中的若干問題作了很多論述,而且專門介紹了辨識方法在幾類典型工程對象中的應用。 多數(shù)章節(jié)配有概念或思考類的習題,有助于對辨識方法和應用的理解。
羅爾夫伊澤曼(Rolf Isermann),德國達姆施塔特工業(yè)大學自動控制研究所榮休教授、控制系統(tǒng)與過程自動化實驗室主任,國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)Fellow,IFAC技術過程的故障檢測、監(jiān)控和安全性技術委員會委員。1965年于德國斯圖加特大學獲得博士學位,先后在斯圖加特大學和達姆施塔特工業(yè)大學任教,講授系統(tǒng)辨識課多年。研究方向包括工業(yè)控制、系統(tǒng)辨識、故障診斷等。著有德文和英文專著多部。馬克羅明奇霍夫(Macro Münchhof),德國愛科曼集團(EckelmannAG)董事,機械自動化領域負責人。2006年于德國達姆施塔特工業(yè)大學獲得博士學位,其后曾該校任教,從2006~2011年起講授“動態(tài)系統(tǒng)辨識”課。研究方向包括系統(tǒng)辨識、故障診斷等
目錄中文版序ⅢPreface for the Chinese translationⅣ序Ⅴ譯著序言Ⅵ原著序言Ⅷ符號列表Ⅹ第1章緒論11理論建模與實驗建模12動態(tài)系統(tǒng)辨識的任務和問題13辨識方法的分類及在本書中的處理14辨識方法概述141非參數(shù)模型142參數(shù)模型143信號分析15激勵信號16特殊的應用問題161輸入含有噪聲162多輸入或多輸出系統(tǒng)的辨識17應用領域171增加對過程特性的認識172理論模型的驗證173控制器參數(shù)的整定174基于計算機的數(shù)字控制算法設計175自適應控制算法176過程監(jiān)控和故障檢測177信號預測178在線優(yōu)化18文獻綜述習題參考文獻第2章線性動態(tài)系統(tǒng)和隨機信號的數(shù)學模型21連續(xù)時間信號的動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學模型211非參數(shù)模型,確定性信號212參數(shù)模型,確定性信號22離散時間信號的動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學模型221參數(shù)模型,確定性信號23連續(xù)時間隨機信號模型231特殊的隨機信號過程24離散時間隨機信號模型25特征參數(shù)的確定251利用一階系統(tǒng)近似252利用二階系統(tǒng)近似253利用n階具有相等時間常數(shù)的時滯系統(tǒng)近似254利用具有遲延的一階系統(tǒng)近似26具有積分作用或微分作用的系統(tǒng)261積分作用262微分作用27小結習題參考文獻第Ⅰ部分頻域非參數(shù)模型辨識——連續(xù)時間信號第3章周期信號和非周期信號的譜分析方法31傅里葉變換的數(shù)值計算311周期信號的傅里葉級數(shù)312非周期信號的傅里葉變換313傅里葉變換的數(shù)值計算314加窗315短時傅里葉變換32小波變換33周期圖34小結習題參考文獻第4章利用非周期信號測量頻率響應41基本方程42非周期信號的傅里葉變換421簡單脈沖422雙脈沖423階躍函數(shù)和斜坡函數(shù)43確定頻率響應44噪聲的影響45小結習題參考文獻ⅩⅨ第5章利用周期測試信號測量頻率響應51利用正弦測試信號測量頻率響應52利用矩形和梯形測試信號測量頻率響應53利用多頻率測試信號測量頻率響應54利用連續(xù)變頻測試信號測量頻率響應55利用相關函數(shù)測量頻率響應551以相關函數(shù)測定頻率響應552利用正交相關分析測量頻率響應56小結習題參考文獻第Ⅱ部分利用相關分析法辨識非參數(shù)模型——連續(xù)時間和離散時間第6章連續(xù)時間模型的相關分析61相關函數(shù)的估計611互相關函數(shù)612自相關函數(shù)62用平穩(wěn)隨機信號激勵的動態(tài)過程相關分析621利用去卷積確定脈沖響應622白噪聲作為輸入信號 623誤差估計624利用實際的自然噪聲作為輸入信號63利用二值隨機信號激勵的動態(tài)過程相關分析64閉環(huán)下的相關分析65小結習題參考文獻第7章離散時間模型的相關分析71相關函數(shù)估計711自相關函數(shù)712互相關函數(shù)713相關函數(shù)的快速計算714相關函數(shù)的遞推計算72線性動態(tài)系統(tǒng)的相關分析721利用去卷積確定脈沖響應722隨機擾動的影響73離散時間二值測試信號74小結習題參考文獻第Ⅲ部分參數(shù)模型辨識——離散時間信號第8章穩(wěn)態(tài)過程的最小二乘參數(shù)估計81引言82線性穩(wěn)態(tài)過程83非線性穩(wěn)態(tài)過程84幾何解釋85極大似然和Cramér-Rao界86約束87小結習題參考文獻ⅩⅩ第9章動態(tài)過程的最小二乘參數(shù)估計91最小二乘(LS)非遞推方法911基本方程912收斂性913參數(shù)估計的協(xié)方差和模型的不確定性914參數(shù)可辨識性915未知直流分量92周期參數(shù)信號模型的譜分析921時域參數(shù)信號模型922頻域參數(shù)信號模型923系數(shù)的確定924幅值的估計93非參數(shù)中間模型的參數(shù)估計931非周期激勵響應和最小二乘法932相關-最小二乘法(COR-LS)94最小二乘的遞推方法(RLS)941基本方程942隨機信號的遞推參數(shù)估計943未知直流分量95加權最小二乘方法(WLS)951Markov估計96指數(shù)遺忘的遞推參數(shù)估計961帶約束的最小二乘遞推方法962Tikhonov正則化97小結習題參考文獻第10章最小二乘參數(shù)估計的改進101廣義最小二乘法1011廣義最小二乘的非遞推方法(GLS)1012廣義最小二乘的遞推方法(RGLS)102增廣最小二乘法(ELS)103偏差校正方法(CLS)104總體最小二乘法(TLS)105輔助變量法1051輔助變量的非遞推方法(IV)1052輔助變量的遞推方法(RIV)106隨機逼近法(STA)1061Robbins-Monro算法1062Kiefer-Wolfowitz算法107(歸一化)最小均方法(NLMS)108小結習題參考文獻第11章貝葉斯方法和極大似然法111貝葉斯方法112極大似然法(ML)1121非遞推的極大似然法1122遞推極大似然法(RML)1123Cramér-Rao界與最大精度113小結習題參考文獻第12章時變過程的參數(shù)估計121恒定遺忘因子的指數(shù)遺忘122可變遺忘因子的指數(shù)遺忘123協(xié)方差矩陣的調(diào)整124遞推參數(shù)估計方法的收斂性1241觀測器形式的參數(shù)估計125小結習題參考文獻第13章閉環(huán)參數(shù)估計131無額外測試信號的過程辨識1311間接過程辨識(情況a+c+e)1312直接過程辨識(情況b+d+e)132利用額外測試信號的過程辨識133閉環(huán)辨識方法1331無額外測試信號的間接過程辨識1332有額外測試信號的間接過程辨識1333無額外測試信號的直接過程辨識1334有額外測試信號的直接過程辨識133小結習題參考文獻第Ⅳ部分參數(shù)模型辨識——連續(xù)時間信號第14章頻率響應的參數(shù)估計141引言142頻率響應的最小二乘逼近法(FR-LS)ⅩⅪ143小結習題參考文獻第15章微分方程和連續(xù)時間過程的參數(shù)估計151最小二乘方法1511基本方程1512收斂性152導數(shù)的確定1521數(shù)值微分1522狀態(tài)變量濾波器1523有限脈沖響應(FIR)濾波器153一致參數(shù)估計方法1531輔助變量法1532擴展Kalman濾波器,極大似然法1533相關-最小二乘法1534離散時間模型的轉(zhuǎn)換154物理參數(shù)的估計155部分參數(shù)已知的參數(shù)估計156小結習題參考文獻第16章子空間法161引言162子空間163子空間辨識164利用脈沖響應進行辨識165原始形式的一些改進166用于連續(xù)時間系統(tǒng)167小結習題參考文獻第Ⅴ部分多變量系統(tǒng)辨識第17章多輸入多輸出系統(tǒng)的參數(shù)估計171傳遞函數(shù)模型1711矩陣多項式表示172狀態(tài)空間模型1721狀態(tài)空間形式1722輸入/輸出模型173脈沖響應模型和Markov參數(shù)174順序辨識175相關分析法1751去卷積法1752測試信號176參數(shù)估計方法1761最小二乘方法1762相關-最小二乘法177小結習題參考文獻第Ⅵ部分非線性系統(tǒng)辨識第18章非線性系統(tǒng)的參數(shù)估計181連續(xù)可導非線性的動態(tài)系統(tǒng)1811Volterra級數(shù)1812Hammerstein模型1813Wiener模型ⅩⅫ1814Lachmann提出的模型1815參數(shù)估計182不連續(xù)可導非線性的動態(tài)系統(tǒng)1821帶摩擦的系統(tǒng)1822具有死區(qū)的系統(tǒng)183小結習題參考文獻第19章迭代優(yōu)化191引言192非線性優(yōu)化算法193一維方法194多維優(yōu)化1941零階優(yōu)化器1942一階優(yōu)化器1943二階優(yōu)化器195約束1951序貫無約束極小化方法196利用迭代優(yōu)化的預報誤差法197梯度的確定198模型不確定性199小結習題參考文獻第20章用于辨識的神經(jīng)網(wǎng)絡和查詢表201用于辨識的人工神經(jīng)網(wǎng)絡2011用于穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡2012用于動態(tài)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡2013半物理局部線性模型2014局部和全局參數(shù)估計2015局部線性動態(tài)模型2016帶子集選擇的局部多項式模型202用于穩(wěn)態(tài)過程的查詢表203小結習題參考文獻第21章基于Kalman濾波的狀態(tài)和參數(shù)估計211離散Kalman濾波器212穩(wěn)態(tài)Kalman濾波器213時變離散時間系統(tǒng)的Kalman濾波器214擴展Kalman濾波器215擴展Kalman濾波器用于參數(shù)估計216連續(xù)時間模型217小結習題參考文獻第Ⅶ部分其 他 問 題第22章數(shù)值計算221條件數(shù)222矩陣P的分解方法223矩陣P-1的分解方法224小結225習題226參考文獻第23章參數(shù)估計的實際問題231輸入信號的選擇232采樣速率的選擇2321預期的應用2322辨識模型的精度2323數(shù)值計算問題233線性動態(tài)模型結構參數(shù)的確定2331遲延時間的確定2332模型階次的確定234不同參數(shù)估計方法的比較2341導言Ⅹ2342先驗假設的比較2343辨識方法總結235具有積分作用過程的參數(shù)估計236系統(tǒng)輸入擾動237消除特殊的擾動2371漂移和高頻噪聲2372異常值238驗證239過程辨識所用的特殊設備2391硬件設備2392利用數(shù)字計算機辨識2310小結習題參考文獻第Ⅷ部分應用第24章應用實例241執(zhí)行器2411無刷直流執(zhí)行器2412電磁汽車節(jié)氣門執(zhí)行器2413液壓執(zhí)行器242機械設備2421機床2422工業(yè)機器人2423離心泵2424熱交換器2425空調(diào)2426旋轉(zhuǎn)式干燥器2427引擎試驗臺243汽車2431車輛參數(shù)估計2432制動系統(tǒng)2433汽車懸掛2434胎壓2435內(nèi)燃引擎244小結參考文獻第Ⅸ部分附錄附錄A數(shù)學方面A1隨機變量的收斂性A2參數(shù)估計方法的性質(zhì)A3向量和矩陣的導數(shù)A4矩陣求逆引理參考文獻附錄B實驗系統(tǒng)B1三質(zhì)量振蕩器參考文獻