Skip to main content
SUPERVISOR
Jafar Ghaisari,Marzieh Kamali
جعفر قیصری (استاد راهنما) مرضیه کمالی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Leili Esmaeilani
لیلی اسماعیلانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
System identification is defined ausing observed data (input and output) to construct a mathematical model of a plant.There are various algorithms for linear system identification, while non-linear system identification is a growing branch of science. Due to the diversity of non-linear systems structure and behavior, several algorithms have been proposed to model them. Block-oriented models, which are a combination of dynamic linear blocks and non-linear static blocks, are a subset of nonlinear models. Hammerstein--Wiener (H--W) model is a famous subcategory of block oriented models consisting of a dynamic linear block that is serialised with two static non-linear blocks. The importance of H--W model comes from its simplicity and ability to ?t various existing systems and describe their dynamic behaviour . Since 1998, identification of Hermestain-Weiner nonlinear systems have been discussed in lots of litreture. However, most of them, for complexity reduction, were based upon theome simplistic assumptions like: ignor ing the disturbance or measurement noise, modeling of nonlinear blocks with polynomials or other parametric structures, considering the non-linear functions to be continuous, injective or differentiable, the need to apply particular inputs to the system, or the impossibility of generalizing the problem to multi-input-multi-output systems or with color noise. Some strategies also provide non-closed form solutions by appliying numerical methods without a certain variance. Due to the benefit s of using Hemerstein--Wiener model for identification of many real-world systems, first, this problem and literature about it, are discussed in detail in this report. Then, a mathematical structure in the form of the systems of linear equations is defined to fully describe the model, and to reach a generalizable and comprehensive solution. The proposed method do not need to apply special inputs to the system and identified the model with sampled inputs and outputs. The method is designed to consider entered noise and disturbances to a system with multiple inputs and multiple outputs. Considering the greater number of unknowns in identification problem in contrast to number of equations and in order to achieve the unique response with the desired behaviours and to reduce the range of possible solutions, some assumptions are made for solving the problem. These assumptions include the methods used to interpolate non-linear functions, the functions input range partitioning method, or the method of limiting the value or derivative in the nonlinear functions of input and output. One of the used interpolation methods is the Gaussian processes that are applied in combination with the Bayesian method for considering Gaussian disturbances and noise. The proposed method based on constrained optimization has also been used in combination with several nonlinear functions interpolation methods and has been used to identify a typical industrial system. It should be noted that in order to display the efficiency of analytical results, all the methods are presented along with simulation results .
شناسایی سیستم به معنای به‌دست آوردن مدلی ریاضی برای آن است ، به‌گونه‌ای که بتوان رابطه بین ورودی‌ها و خروجی‌های آن را تشریح کرد. آلگوریتم‌هایی برای شناسایی سیستم‌های خطی وجود دارد، ولی شناسایی سیستم‌های غیرخطی هم‌اکنون به عنوان شاخه‌ای رو به ‌رشد از علم قلمداد می‌گردد و با توجه به تنوع ساختار و رفتار آن‌ها، آلگوریتم‌های متنوعی برای آن ابداع شده است. سیستم‌های بلوک‌گرا که ترکیبی از بلوک‌های خطی دینامیک و غیرخطی استاتیک هستند، زیرمجموعه‌ای از سیستم‌های غیرخطی به‌شمار می‌روند. یک زیرمجموعه از سیستم‌های بلوک‌گرا، سیستم‌های همرشتین-وینر هستند که ساختارشان شامل ترکیبی سری از دو بلوک غیرخطی استاتیک با یک بلوک خطی دینامیک مابین آن‌ها ، است. از سال 1998 تاکنون در مقالات و مستندات فراوانی در مورد شناسایی سیستم‌های غیرخطی همرشتین-وینر، بحث شده است. ولی در اغلب آن‌ها به منظور کاهش پیچیدگی، فرضیات ساده‌کننده‌ای درنظر گرفته شده است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: درنظر گرفته نشدن اختلال یا نویز اندازه‌گیری ورودی یا خروجی، مدل‌سازی بلوک‌های غیرخطی با چندجمله‌ای‌ها یا دیگر ساختارهای پارامتری، شرط پیوسته، یک‌به‌یک یا مشتق‌پذیر بودن توابع غیرخطی، نیاز به اعمال ورودی‌های خاص به سیستم یا عدم امکان تعمیم مسأله به سیستم‌های چند ورودی-چند خروجی یا با نویز رنگی. برخی راه‌کارها نیز جوابی با فرم غیر بسته و حاصل از روش‌های عددی ارائه می‌کنند که واریانس مشخصی ندارد. با توجه به این‌که شناسایی سیستم‌های واقعی با ساختار همرشتین-وینر برای بسیاری از کاربردهای دنیای واقعی لازم است، ابتدا این چالش‌ها و مقالات به تفصیل در این گزارش مرور خواهند شد. سپس، با هدف امکان‌سنجی ارائه راه حلی تعمیم‌پذیر و جامع‌ جهت شناسایی سیستم‌های همرشتین-وینر بدون اعمال ورودی خاص به‌آن‌ها و فقط با دسترسی به داده‌های ورودی و خروجی نمونه‌برداری شده در حین کار، ساختاری ریاضی به فرم سیستم معادلات خطی، برای توصیف کامل سیستم ارائه می‌گردد. این ساختار به گونه‌ای طراحی شده است که بتواند نویزها و اختلالات را در سیستمی با چند ورودی و چند خروجی شامل شود. با توجه به بیشتر بودن تعداد مجهول‌ها از معادلات مسأله شناسایی، جهت نیل به جوابی یکتا و نزدیک به سیستم مورد نظر یا به منظور کاهش تعداد و محدود کردن دامنه جواب‌های ممکن ، فرضیاتی برای حل مسأله در نظر گرفته شده‌اند. این فرضیات شامل روش‌های درونیابی استفاده شده ، روش افراز یا روش محدود کردن مقدار یا مشتق در توابع غیرخطی ورودی و خروجی است. یکی از روش‌های درونیابی به‌کار رفته در این پروژه ، استفاده از فرآیندهای گوسی است که در ترکیب با روش بیزین جهت درنظر گرفتن اختلالات و نویزهایی با توزیع گوسی پیشنهاد شده است. راه‌حل بهینه‌سازی مقید هم در ترکیب با چندین روش درونیابی توابع غیرخطی ، استفاده شده و برای شناسایی یک سیستم نمونه صنعتی نیز به‌کار رفته است. لازم به ذکر است که جهت نمایش کارائی نتایج تحلیلی، تمامی این روش‌ها به همراه نتایج شبیه‌سازی قسمت‌های مختلف بر روی یک سیستم ارائه شده‌اند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی