Оценивание параметров линейных ARX-систем дробного порядка с помехой наблюдения во входном сигнале | Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. № 2(27).

Оценивание параметров линейных ARX-систем дробного порядка с помехой наблюдения во входном сигнале

Предложен критерий для оценивания параметров линейных ARX-систем с помехой наблюдения во входном сигнале. Доказана сильная состоятельность получаемых оценок параметров при помехах класса мартингал-разность. Для получения сильно состоятельных оценок не требуется знания законов распределения помех.

Estimation of parameters of linear fractional order ARX systems with noise in the input signal.pdf В последнее время модели на основе дифференциальных и разностных уравнений дробного порядка находят применение во многих приложениях: теория вязкоупругости, теория хаоса, фракталы, для описания диэлектрических материалов, электрохимических процессов, траффика в компьютерных сетях. Модели ошибки уравнения (ARX-модели) [1] - наиболее распространенный вид моделей параметризации шума. Идентификация моделей ошибки уравнения сводится к классической задаче регрессионного анализа и может быть решена методом наименьших квадратов. Однако во многих практических задачах помеха содержится также и во входном сигнале, в этом случае классический метод наименьших квадратов не позволяет получать состоятельные оценки. В настоящее время активно развиваются методы нелинейного оценивания параметров динамических систем [2, 3]. Для динамических систем дробного порядка с различными моделями шума разработаны методы для оценивания параметров [4-8]. В статье [9] предложен рекуррентный алгоритм оценивания параметров билинейных ARX систем с помехой во входном сигнале на основе стохастической аппроксимации. В данной статье разработан критерий для оценивания параметров линейных ARX дробного порядка с помехой во входном сигнале и доказана сильная состоятельность получаемых оценок. 1. Постановка задачи Рассмотрим линейную ARX-систему дробного порядка, описываемую следующими стохастическими уравнениями с дискретным временем i =... -1,0,1,... : (1) z. = £b0m)AamZ-1 + £a0m)APmXi , w. = Xi +C. где 0 0 о. N -^да Заключение В работе предложен критерий для оценивания параметров линейной ARX-системы с помехой наблюдения во входном сигнале. Доказана сильная состоятельность получаемых оценок. Полученные результаты могут послужить основой для создания новых высокоэффективных автоматизированных систем управления технологическими процессами. Дальнейшие исследования могут быть направлены на построение алгоритмов идентификации при автокоррелированных помехах.

Ключевые слова

помеха наблюдения, разность дробного порядка, метод наименьших квадратов, observation noise, fractional order difference, least square method

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Иванов Дмитрий ВладимировичСамарский государственный университет путей сообщениякандидат физико-математических наук, доцент кафедры мехатроники в автоматизированных производствах электротехнического факультетаdvi85@mail.ru
Всего: 1

Ссылки

Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. М. : Наука, 1991. 432 с.
Кацюба О.А. Теория идентификации стохастических динамических систем в условиях неопределенности. Самара : Сам- ГУПС, 2008. 119 с.
Иванов Д.В. Рекуррентное оценивание параметров динамических систем. Модели с ошибками в переменных. Saarbrucken : LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH, 2011. 136 с.
Chetoui M., Malti R., Thomassin M., Aoun M., Najar S., Oustaloup A. and Abdelkrim M.N. EIV methods for system identification with fractional models. Proc. 16th IFAC Symposium on System Identification (SYSID). Brussels, 2012. P. 1641-1646.
Иванов Д.В. Идентификация линейных динамических систем нецелого порядка с помехой в выходном сигнале // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. 2013. Т. 18, № 5-2. С. 2534-2536.
Ivanov D.V. Identification discrete fractional order linear dynamic systems with output-error // Proceedings International Siberian Conference on Control and Communications (SIBC0N'2013). Krasnoyarsk: Siberian Federal University. Russia, Krasnoyarsk, Sept
Ivanov D.V. Identification discrete fractional order linear dynamic systems with errors-in-variables // Proceedings of IEEE East- West Design & Test Symposium (EWDTS'2013). Rostov-on-Don. Russia. September 27-30, 2013. P. 374-377.
Иванов Д.В., Кацюба О.А. О состоятельности оценок параметров ARX-систем дробного порядка с помехой в выходном сигнале // Стохастическая оптимизация в информатике. 2013. Т. 1, № 2. С. 21-32.
Иванов Д.В., Усков О.В. Рекуррентное оценивание билинейных ARX-систем с помехой наблюдения в выходном сигнале // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 4(25). С. 43-50.
Кацюба О.А., Жданов А.И. Особенности применения МНК для оценивания линейных разностных операторов в задачах идентификации объектов управления // Автоматика и телемеханика. 1979. № 8. C. 86-90.
Кацюба О.А., Жданов А.И. Идентификация методом наименьших квадратов параметров уравнений авторегрессии с аддитивными ошибками измерений // Автоматика и телемеханика. 1982. № 2. С. 29-38.
Самко С.Г., Килбас А.А., Маричев О.И. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения. Минск : Наука и техника, 1987. 688 с.
Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2001. Т. 2. 810 с.
Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М. : Наука, 1966. 575 с.
Stoica P., Soderstrom T. Bias correction in least-squares identification // Int. J. Control. 1982. V. 35, № 3. P. 449-457.
 Оценивание параметров линейных ARX-систем дробного порядка с помехой наблюдения во входном сигнале | Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. № 2(27).

Оценивание параметров линейных ARX-систем дробного порядка с помехой наблюдения во входном сигнале | Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2014. № 2(27).