闭环系统的辨识问题探讨

某些系统必须工作在闭环条件下，其反馈回路不能轻易切断，以免造成系统运行失控，引起安全隐患或经济损失；某些系统如生物系统、经济系统等，本身即存在内在的、固有的反馈，而且无法解除；某些研究参数自适应控制问题时，辨识与控制有机结合，辨识需在闭环条件下进行以适时改变控制规律等此类系统均需要在闭环条件下进行辨识，原则上，一般的开环辨识方法均可以用于闭环辨识，但这是有条件的。闭环系统由于反馈作用的引入，使得不同的输入可获得几乎相同的输出，致使闭环条件下的输入输出提供有关系统的有效信息比开环少，这就使闭环辨识较为困难；同时反馈作用使系统输入与输出的噪声存在相关性，导致模型结构与参数产生不可辨识性问题；再次，将开环系统的辨识方法应用于闭环系统辨识，需要具备一定条件。

考虑形如下式的闭环系统：

式中，r（t）和e（t）是两个外部输入量，r（t）可以是参考信号、设定值或控制器噪声，e（t）是噪声信号，其均值为零，方差为有限值。前向通道输入为u（t），系统输出y（t）。其结构框图如图10-5所示，点画线框所围即为开环对象，r（t）为激励信号，一般可以采取r₁，r₂两个形式输入，且需满足r（t）和e（t）不相关。(www.xing528.com)

针对闭环系统，其辨识方法大致可分为三种：直接辨识法忽略反馈作用，将实验数据视为开环工作条件下产生，且不需使用参考输入；间接辨识法首先辨识参考输入到输出的模型，然后利用已知的反馈规律获得开环系统模型；联合输入输出方法考虑前向通道输入输出关于两个输入量的模型，通过联合信息反推系统和控制器信息。

图10-5 闭环系统辨识结构框图