Модели в пространстве состояний

Модели в пространстве состояний со свободной, канонической, и структурированной параметризацией; эквивалентный ARMAX и модели ошибки на выходе (OE)

Модели в пространстве состояний являются моделями, которые используют переменные состояния, чтобы описать систему набором дифференциальных или разностных уравнений первого порядка, а не согласно одному или нескольким th-порядкам n дифференциальные или разностные уравнения. Переменные состояния x (t) может быть восстановлен из измеренных данных о вводе/выводе, но самостоятельно не измеряется во время эксперимента.

Структура модели в пространстве состояний является хорошим выбором для быстрой оценки, потому что это требует, чтобы вы задали только один вход, n model order. Порядок модели является целым числом, равным размерности x (t), и относится, но не обязательно равен, количество задержанных вводов и выводов, используемых в соответствующем линейном разностном уравнении.

Определение параметрированной модели в пространстве состояний в непрерывное время часто легче, чем в дискретное время, потому что физические законы чаще всего описываются в терминах дифференциальных уравнений. В непрерывное время описание пространства состояний имеет следующую форму:

x˙(t)=Fx(t)+Gu(t)+K˜w(t)y(t)=Hx(t)+Du(t)+w(t)x(0)=x0

Матрицы F, G, H и D содержат элементы с физическим значением — например, материальные константы. K содержит матрицу воздействия. x0 задает начальные состояния.

Можно оценить модель в пространстве состояний непрерывного времени с помощью и временного интервала и данных частотной области.

Структура модели в пространстве состояний дискретного времени часто написана в innovations form, который описывает шум:

x(kT+T)=Ax(kT)+Bu(kT)+Ke(kT)y(kT)=Cx(kT)+Du(kT)+e(kT)x(0)=x0

Здесь, T является шагом расчета, u (kT) является входом в то время мгновенный kT, и y (kT) является выход в то время мгновенный kT.

Вы не можете оценить модель в пространстве состояний дискретного времени, использующую данные частотной области непрерывного времени.

Для получения дополнительной информации смотрите то, Что Модели в пространстве состояний?

Приложения

System IdentificationИдентифицируйте модели динамических систем от результатов измерений

Задачи Live Editor

Estimate State-Space ModelОцените модель в пространстве состояний, использующую время или данные о частоте в Live Editor

Функции

развернуть все

idssМодель в пространстве состояний идентифицируемыми параметрами
ssestОцените модель в пространстве состояний с помощью временного интервала или данных частотной области
ssregestОцените модель в пространстве состояний сокращением упорядоченной модели ARX
n4sidОцените модель в пространстве состояний с помощью метода подпространства с данными во временной или частотной областях
pemМинимизация ошибки предсказания для совершенствования линейных и нелинейных моделей
delayestОцените задержку (потеря времени) из данных
findstatesОцените начальные состояния модели
ssformБыстрая настройка структуры модели в пространстве состояний
initУстановите или рандомизируйте начальные значения параметров
idparСоздайте параметр для оценки уровня на входе и начальных состояний
idssdataДанные пространства состояний идентифицированной системы
getpvecПолучите параметры модели и сопоставленные данные о неопределенности
setpvecИзмените значения параметров модели
getparПолучите атрибуты, такие как значения и границы линейных параметров модели
setparУстановите атрибуты, такие как значения и границы линейных параметров модели
ssestOptionsНабор опции для ssest
ssregestOptionsОпция установлена для ssregest
n4sidOptionsНабор опции для n4sid
findstatesOptionsНабор опций для findstates

Темы

Основы модели в пространстве состояний

Что такое модели в пространстве состояний?

Модели в пространстве состояний являются моделями, которые используют переменные состояния, чтобы описать систему набором дифференциальных или разностных уравнений первого порядка, а не одним или несколькими дифференциальными или разностными уравнениями n-го порядка.

Методы оценки модели в пространстве состояний

Выберите между неитеративными методами подпространства, итерационные методы, которые используют ошибочный алгоритм минимизации предсказания и неитеративные методы.

Оцените модель в пространстве состояний с выбором порядка

Выберите порядок модели для структуры модели в пространстве состояний в приложении и в командной строке.

Каноническая реализация пространства состояний

Модальный, компаньон, заметные и управляемые канонические модели в пространстве состояний.

Данные, поддержанные моделями в пространстве состояний

Можно использовать временной интервал и данные частотной области, который является действительным или комплексным и имеет один или несколько выходных параметров.

Оцените модели в пространстве состояний

Оцените модели в пространстве состояний в приложении System Identification

Используйте приложение, чтобы задать параметры конфигурации модели и опции оценки для оценки модели.

Оцените модели в пространстве состояний в командной строке

Выполните черный ящик или структурированную оценку.

Оцените модели в пространстве состояний с канонической параметризацией

Каноническая параметризация представляет систему в пространстве состояний в уменьшаемой форме параметра, где много элементов A, B и матриц C фиксируются к нулям и единицам.

Оцените пространство состояний, эквивалентное из ARMAX и моделей OE

В этом примере показано, как оценить ARMAX и модели OE-формы с помощью подхода оценки пространства состояний.

Оцените модели в пространстве состояний со Свободной Параметризацией

Free Parameterization является значением по умолчанию; стандартные программы оценки настраивают все параметры матриц пространства состояний.

Используйте оценку пространства состояний, чтобы уменьшать порядок модели

Уменьшайте порядок Simulink® модель путем линеаризации модели и оценки модели более низкоуровневой, которая сохраняет динамику модели.

Структурированная оценка, инновационная форма

Оцените модели в пространстве состояний со структурированной параметризацией

Структурированная параметризация позволяет вам исключить определенные параметры из оценки путем установки этих параметров на определенные значения.

Идентификация моделей в пространстве состояний с отдельными описаниями шума процесса и измерения

Идентифицированная линейная модель используется, чтобы симулировать и предсказать систему выходные параметры для данного входа и шумовых сигналов.

Установите Опции Модели в пространстве состояний

Поддерживаемая параметризация пространства состояний

Программное обеспечение System Identification Toolbox™ поддерживает различные комбинации параметризации, которые определяют, какие параметры оцениваются и какие параметры остаются фиксированными к определенным значениям.

Определение начальных состояний для итеративных алгоритмов оценки

Когда вы оцениваете модели в пространстве состояний, можно задать, как алгоритм обрабатывает начальные состояния.