传递函数辨识(1):阶跃响应两点法和三点法

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文章编号： 16726987（2018）01000114； DOI： 10.16351/j.16726987.2018.01.001

丁锋1,2， 徐玲2， 刘喜梅1

(1.青岛科技大学 自动化与电子工程学院，山东 青岛 266061；2.江南大学 物联网工程学院，江苏 无锡 214122）

摘要： 传递函数是经典控制理论中用来描述工业过程特征最为常用的数学模型。许多化工过程PID控制器的设计都是基于系统的传递函数模型。本工作利用系统的阶跃响应观测数据，提出了辨识一阶系统、二阶系统、三阶系统传递函数参数的两点法、三点法。这些代数确定传递函数参数的两点法和三点法机理清晰、易于理解，避免了求解超越代数方程的困难。

关键词： 传递函数； 参数估计； 系统辨识； 阶跃响应； 脉冲响应

中图分类号： TP 273文献标志码： A

引用格式：丁锋, 徐玲, 刘喜梅. 传递函数辨识(1):阶跃响应两点法和三点法\[J\]. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2018， 39（1）： 114.

DING Feng, XU Ling, LIU Ximei. Transfer function identification. Part A: Twopoint and threepoint methods based on the step responses\[J\]. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition), 2018, 39(1)： 114.

Transfer Function Identification. Part A: TwoPoint and ThreePoint

Methods Based on the Step Responses

DING Feng1，2, XU Ling2, LIU Ximei1

(1.College of Automation and Electronic Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China； 2.School of Internet of Things Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Abstract: Transfer functions are the simple and typical mathematical models for describing the behavior and characteristics of industrial processes in classical control theory. The design of the PID controllers in many chemical processes is based on the transfer function model of the system. By means of the system step response data, this paper presents twopoint methods and threepoint methods for identifying the parameters of firstorder systems, secondorder systems and thirdorder systems, which are described by transfer functions. The proposed algebraic methods of determining the parameters of the transfer functions have simple mechanism and ease to understand, and avoid solving some transcendental algebraic equations.

Key words: transfer function； parameter estimation； system identification； step response； impulse response

收稿日期： 20171225

基金项目： 国家自然科学基金项目（61472195）.

作者简介： 丁锋（1963—），男，博士，“泰山学者”特聘教授，博士生导师.