开题报告 文档

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1、辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院 毕业设计（论文）开题报告 论文题目：基于mat lab的工业过程系统辨识软件包 设计 学生姓名： 专业班级： 学 号 指导教师： 年月日 填写说明： 1．题目的背景和意义 对题目的出处，背景和意义进行说明论述，不少于300 字。 2．题目研究现状概述 通过调研和查阅文献，对题目所涉及的技术、理论和研究成果进 行说明论述，不少于1000 字。 3．题目要完成的主要内容和预期目标 对题目要完成的主要内容进行说明，并说明达到的预期目标， 不少于 300 字 4．进度计划 从设计开始的教学周起，依据任务书的进度安排进行细化并以周

2、 为单位给出主要工作和完成的任务。 5． 参考文献 对“2.题目研究现状概述”项引用的资料、论文或著作按照引用 顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）。不少于 10 篇（其 中近3 年的文献占1/3 以上）， 注：相应栏不够时自动加页。 排版要求：正文，宋体，小四，行距固定值20 磅 要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2 周末完成《开题报告》， 并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）。 1.题目的背景和意义 现代控制理论经过数十年的发展己经为先进控制奠定了理论基础，随着集散控制 系统(DCS )、现场总线控制系统(FCS)的普及和提高，为先进控制和在线优化的应用 提

3、供了强有力的硬件和软件平台。近几十年来，控制理论持续而稳定地发展，各方面 都得到改进和完善。由于工业生产对产品品质要求越来越高，随着计算机技术飞速发 展，先进控制技术如内模控制、自适应控制、预测控制等也在不断发展，然而很多新 的技术迟迟没有在过程工业中得到广泛的应用，最重要的原因就是缺乏准确描述的动 态模型的支撑。要想把先进控制技术应用于工业实际，就得基于模型辨识。总的来说， 准确的模型是先进控制技术得以应用的前提和基础。而模型辨识就是解决这个问题的 方法。所谓辨识就是通过测取对象在人为输入作用下的输出响应，或正常运行时的输 入输出数据记录，加以必要的数据处理和数学计算，估计出对象的数学模型。

4、 2.题目研究现状概述 系统辨识的先导性工作可追溯到16世纪德国天文学家开普勒从火星观测数据，发 现行星运动三大规律从而建立了行星运动的一种数学模型；18世纪德国数学家高斯开 创性地提出的最小二乘法，奠定了系统辨识中参数估计方法的基石。现代控制理论和 电子数字计算技术的蓬勃发展，为通过试验数据建立数学模型的系统辨识学科提供了 理论和技术上的基础。系统辨识的研究真正开始于本世纪70年代，并在这一时期出现 了研究高潮，30多年的研究取得了大量的成果，并成功的得到应用。系统辨识在实践 中涉及如何合理的安排试验，如何选择试验信号，如何测量和收集数据，如何进行实 时验证等问题。在理论上涉及模型的参数

5、化和可辨识性，动态系统参数估计的优良性, 参数估计和计算方法的改进等问题。正因如此，系统辨识成为目前相当活跃的学科之 一,吸引了众多的科技人员在这一领域的各个方面，对其理论进行研究，并探讨在不 同的实践中应用的可能。 当前系统辨识己经在自然科学、技术科学、经济活动和工程实践等各领域得到广 泛地应用，比如数学建模与仿真性能预测，故障诊断，自适应控制及质量监控等等领 域。在动力系统的设计、试验、分析方面，模型的系统辨识也有着十分广泛地应用， 例如对飞行器气动参数的辨识，结构系统辨识及结构握动试验中的应用都取得了一定 的成功。系统辨识作为建立被控对象数学模型的重要方法之一，它己经成为自动控制 理论

6、中一个活跃而又重要的分支，它用于控制系统的设计和分析等方面。过程控制的 品质，主要是由被控对象和控制系统各环节的特性及系统的结构来决定的，过程建模 就是通过某种方法来建立可以描述被控对象动态特性的模型。我们利用辨识方法获得 被控过程的数学模型之后，就以此模型为基础，设计出比较合理的控制系统。该模型 还可以用于监测过程参数。在大多数的生产过程中，对象的数学模型很难比较精确地 获得，或者是对象模型的参数随时间的改变而发生变化，这就意味着需要不断地从过 程中收集有效信息来辨识系统，分析和推断过程动态特性的变化情况。 现有的传统辨识方法有最小二乘法（（LS）、极大似然法（ML）、最小嫡估计法（ME

7、E）、 阶跃响应法（（SR ）等。其中LS由于原理简单易懂，计算方便而得到广泛应用。由于LS 的理论限制，在无噪声或是白色噪声的干扰下应用基于脉冲响应的最小二乘法可以得 到模型参数无偏、一致的估计，但是含有有色噪声信息的辨识结果则带有一定的误差。 为了克服由于“数据信息饱和”以及有色噪声带来的偏差，人们发展了一些最小二乘 的改进算法:增广最小二乘法（（ELS）、广义最小二乘法（GLS）、偏差校正的GLS法、辅 助变量法以及相关一最小二乘法（（CDR-LS）等。 3. 题目要完成的主要内容和预期目标 ~~针对工业先进控制应用中所涉及的模型辨识问题，找到能够有效使用的模型辨识 方法，为后续的先

8、进控制系统提供较为精确的模型支持。本论文以工业现场需要所提 出的系统辨识实用方法为核心，讨论了工业生产实际可能遇到的情况下，辨识方法的 应用，以达到对系统辨识的整个过程从数据采集、模型结构确定、模型参数的辨识到 模型的验证的熟悉。能够输入待辨识模型的数据，直观显示最后得到的模型，从而可 以对模型进行分析研究和验证。本论文同时还对经典的辨识算法：最小二乘法、图解 法、连续模型直接辨识法通过仿真对系统模型进行辨识比较结果得出各算法的优缺 点。 4. 进度计划 第一阶段：文献综述，撰写开题报告 （用2周） 第二阶段：设计（研究）方案的工作 （用3周） 第三阶段：详细设计（研究） （用3周）

9、 第四阶段：方案实现（实验、仿真、实际实现）（用3周） 第五阶段：撰写论文 （用3周） 5 •参考文献 [1] 倪博溢，萧德云.Mat lab环境下的系统辨识仿真工具箱[J].系统仿真学报，2010, 18(6)： 1493—1496. [2] 李言俊，张科•系统辨识理论及应用[M].北京：国防工业出版社，2006. [3] 郑征，田书.基于Mat lab的辅助变量法参数辨识与仿真J] •计算机应用与软件， 2004，21(7): 127—129. [4] 侯媛彬，汪海，王立琦.系统辨识及其Mat lab仿真[M].北京：科学出版社，2004. [5] 齐晓慧，田庆民，董海

10、瑞.基于Mat lab系统辨识工具箱的系统建模J].兵工自 动化，2010，25(10)： 88-90. [6] 罗成汉.基于Matlab神经网络工具箱的BP网络实现J].计算机仿真,2004,21(5)， 109—101. [7] 史玲玲等.300MW循环流化床锅炉主蒸汽温度系统辨识 [J] •工业控制计算 机.2008，21(2). 28—29. [8] [1]王政欧，韩建勋，王康斌等.神经网络在系统辨识中的应用研究[J].计算技 术与自动化，1995, 14(1)： 14〜19 [9] 张力等.300MW循环流化床锅炉主汽压的神经网络系统辨识[J].微计算机信息 2011， 7(2). 186—188. [10] Haykin S，叶世伟，史忠植译.神经网络原理(2版)[M].北京：机械工业出版 社，2004 [11] 徐丽娜•神经网络控制[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999 [12] 闻新，周露，李翔等.Mat lab神经网络仿真与应用[M].北京：科学出版社， 2003。 指导教师意见： 指导教师签字： 年 月 日