Identifiointiprosessi

Samankaltaiset tiedostot
Identifiointiprosessi

Dynaamisten systeemien identifiointi 1/2

Parametristen mallien identifiointiprosessi

Missä mennään. systeemi. identifiointi. mallikandidaatti. validointi. malli. (fysikaalinen) mallintaminen. mallin mallin käyttötarkoitus, reunaehdot

Identifiointiprosessi

Parametristen mallien identifiointiprosessi

Identifiointiprosessi

Identifiointiprosessi

Mat Systeemien identifiointi, aihepiirit 1/4

Signaalimallit: sisältö

Identifiointiprosessi II

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

SaSun VK1-tenttikysymyksiä 2019 Enso Ikonen, Älykkäät koneet ja järjestelmät (IMS),

Osatentti

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Mat Systeemien Identifiointi. 4. harjoitus

6.5.2 Tapering-menetelmä

Dynaamisten systeemien teoriaa. Systeemianalyysilaboratorio II

4.0.2 Kuinka hyvä ennuste on?

x = x x 2 + 2y + 3 y = x + 2y f 2 (x, y) = 0. f 2 f 1

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 5. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 5 () Numeeriset menetelmät / 28

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Y (s) = G(s)(W (s) W 0 (s)). Tarkastellaan nyt tilannetta v(t) = 0, kun t < 3 ja v(t) = 1, kun t > 3. u(t) = K p y(t) K I

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Datan käsittely. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

e ax, kun x > 0 f(x) = 0, kun x < 0, 0, kun x > 0 e ax, kun x < 0 e (a iω)x dx = a+iω = 1 a 2 +ω 2. e ax, x > 0 e ax, x < 0,

3. kierros. 2. Lähipäivä

Osatentti

2. kierros. 2. Lähipäivä

Σ on numeroituvasti ääretön. Todistus. Muodostetaan bijektio f : N Σ seuraavasti. Olkoon

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia

KKT: log p i v 1 + v 2 x i = 0, i = 1,...,n.

Numeeriset menetelmät

6.2.3 Spektrikertymäfunktio

8. Muita stokastisia malleja 8.1 Epölineaariset mallit ARCH ja GARCH

Maximum likelihood-estimointi Alkeet

5 Differentiaaliyhtälöryhmät

8. kierros. 1. Lähipäivä

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 7, Kevät 2018

805324A (805679S) Aikasarja-analyysi Harjoitus 6 (2016)

4. Fourier-analyysin sovelletuksia. Funktion (signaalin) f(t) näytteistäminen tapahtuu kertomalla funktio näytteenottosignaalilla

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

Tehtävä 4.7 Tarkastellaan hiukkasta, joka on pakotettu liikkumaan toruksen pinnalla.

Avaruuden R n aliavaruus

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 6. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 6 () Numeeriset menetelmät / 33

Kanta ja dimensio 1 / 23

Osafaktorikokeet. Heliövaara 1

Batch means -menetelmä

PYRY LAMPINEN 2DOF PID -SÄÄDINTEN MODUULIKOKOELMA

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ

4. Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä

1. Annettu siirtofunktio on siis G(s) ja vastaava systeemi on stabiili. Heräte (sisäänmeno) on u(t) = A sin(ωt), jonka Laplace-muunnos on

x = ( θ θ ia y = ( ) x.

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 8. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 8 () Numeeriset menetelmät / 35

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

TASON YHTÄLÖT. Tason esitystapoja ovat: vektoriyhtälö, parametriesitys (2 parametria), normaalimuotoinen yhtälö ja koordinaattiyhtälö.

Numeeriset menetelmät

Matriisilaskenta Luento 16: Matriisin ominaisarvot ja ominaisvektorit

Ympyrän yhtälö

MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h)

Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä

Markov-ketjut pitkällä aikavälillä


Kompleksiluvut signaalin taajuusjakauman arvioinnissa

805324A (805679S) Aikasarja-analyysi Harjoitus 3 (2016)

2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio. 2.2 Gaussin eliminaatio

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Wiener-prosessi: Tarkastellaan seuraavanlaista stokastista prosessia

Matematiikan tukikurssi

Lukujonot Z-muunnos Z-muunnoksen ominaisuuksia Z-käänteismuunnos Differenssiyhtälöt. Z-muunnos. 5. joulukuuta Z-muunnos

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Harjoitus (15min) Prosessia P säädetään yksikkötakaisinkytkennässä säätimellä C (s+1)(s+0.02) 50s+1

Diskriminanttianalyysi I

Keskipisteen lisääminen 2 k -faktorikokeeseen (ks. Montgomery 9-6)

Talousmatematiikan perusteet: Luento 13. Rajoittamaton optimointi Hessen matriisi Ominaisarvot ja vektorit Ääriarvon laadun tarkastelu

Insinöörimatematiikka D

Harha mallin arvioinnissa

Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu. Vinkit 1 a

Tietokoneavusteinen säätösuunnittelu (TASSU)

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet

z muunnos ja sen soveltaminen LTI järjestelmien analysointiin

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

Suodattimet. Suodatintyypit: Bessel Chebyshev Elliptinen Butterworth. Suodattimet samalla asteluvulla (amplitudivaste)

Agenda. Johdanto Säätäjiä. Mittaaminen. P-, I-,D-, PI-, PD-, ja PID-säätäjä Säätäjän valinta ja virittäminen

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Sinin muotoinen signaali

Luento 9: Yhtälörajoitukset optimoinnissa

Talousmatematiikan perusteet: Luento 14. Rajoittamaton optimointi Hessen matriisi Ominaisarvot Ääriarvon laadun tarkastelu

Yleistä. Aalto-yliopisto Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Pienimmän neliösumman menetelmä

Virheen kasautumislaki

Harjoitustyö 3. Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Häiriöteoriaa ja herkkyysanalyysiä. malleissa on usein pieniä/suuria parametreja. miten yksinkertaistetaan mallia kun parametri menee rajalle

Transkriptio:

Identifiointiprosessi Koesnnittel, identifiointikoe Mittastlosten / datan esikäsittely Ei-parametriset menetelmät: - transientti-, korrelaatio-, taajs-, Forier- ja spektraalianalyysi => askel-, implssi- ja taajsvaste, ajatksia esim. kertalvista Parametrien estimointi mallirakenteen (rakenneparametrit) valinta Mallin arviointi: - simlointi, navat, erilaiset vasteet, jne... Mallin validointi: - parametrien merkitsevyys, residaalianalyysi, jne...

Identifiointikokeen snnittel ja mittastlosten esikäsittely Hyvä koe tottaa paljon informaatiota systeemistä Snnittelongelmia: mitä signaaleja mitataan? sisäänmenon / herätteen valinta sopiva näytteenottoväli Mittastlosten käsittely: keskiarvots, trendien poistaminen korkeataajisten häiriöiden sodattaminen (laskostminen) jako estimointi- ja validointidataan mittasten lotettavs onko delleennäytteistäminen tarpeen?

Persajatksia Millä tahansa menetelmällä totett parametriestimaatti kvaa systeemiä parhaalla mahdollisella tavalla identifiointikokeen oloshteissa Malli antaa systeemin täydellisen kvaksen jos 1. Mallin parametrointi sallii sen ja malli on rakenteellisesti identifioitva 2. Identifiointikoe on onnistnt Parametriestimaatin kovarianssi riipp käänteisesti ennsteen gradientista => pieni kovarianssi jos ennste on herkkä parametrille Valitse y ja s.e. y^ on mahdollissimman herkkä θ:n shteen

Näytteenottovälin valinta Korkea näytteenottotaajs vs. systeemin dynamiikka => liian paljon dataa Matala näytteenottotaajs vs. systeemin dynamiikka => liian vähän dataa Parempi liikaa kin liian vähän dataa Onko käytännössä mahdollista? Pekalosääntöjä: Sopiva näytteenottotaajs on noin 10 X kiinnostava taajskaista Askelvaste => 5-8 näytettä nosaikana Alksi liikaa dataa => voidaan delleennäytteistää

Sisäänmenon valinta 1/2 Sisäänmeno (t) herättää systeemin Esim. (t)=asinωt antaa tietoa (vahvists & vaiheklma) vain yhdestä taajdesta => harvoin riittävä (t):n oltava siis taajssisällöltään rikas Hyvä signaali on esim. satnnaisesti 2 arvon välillä vaihteleva signaali sisältää kaikkia taajksia, taajspainots voidaan valita säätämällä vaihtotodennäköisyyttä lineaarisille malleille arvot valitaan toiminta-aleen ääripäistä epälineaarisille malleille oltava seita tasoja (myös linearisoinnin arvionti)

Sisäänmenon valinta 2/2 Taajssisällön ohjenorana taajstlos (kirja 9.48): Pääosa signaalin energiasta niillä taajksilla joilla mallille haltaan hyvä soritskyky Ajats aikatasossa: :n sisällettävä niin nopeita vaihtelja, että systeemin lyhimmät mielenkiintoiset aikavakiot heräävät vakio pidempiä aikoja => staattisen vahvistksen selvittäminen, myös sopivan näytteenottovälin selvittäminen Useita aikavakioita systeemissä => jodtaan priorisoimaan Vaihtoehto satnnaiselle signaalille PBS (Psedoandom Binary Seqence Deterministinen signaali pitkällä periodilla

Yhteenveto näköklmista 2-tasoiset signaalit ovat sein sopivia lineaaristen systeemien identifiointiin Sisäänmenon energiasisältö oltava mallintamisen kannalta tärkeillä taajksilla, esim. Boden diagrammin taitekohdat Sisäänmenon herätettävä hitaimmat ja nopeimmat mielenkiintoiset moodit

Signaalin jatkvasti herättävyys määritelmiä taajstasossa Määritelmä: Signaali (t) (spektri Φ (ω)) on jatkvasti herättävä (persistently exciting, p.e.) astetta / kertalka n Φ (ω) >0 ainakin n:ssä pisteessä välillä (-π,π) (ol. t=1) Määritelmä: (t) on jatkvasti herättävä, jos Φ (ω) >0 melkein kaikkialla välillä (-π,π) äärelliset lineaariset sotimet eivät vaikta jatkvasti herättävyyteen

Määritelmä aikatasossa (t) p.e. astetta n atokovarianssimatriisi (vtr. Wiener- Hopfin yhtälö) n = (0) M (1) ( n 1) ( n 2) ( n 1) ( n 2) on ei-singlaarinen Yksikköimplssi: p.e. astetta 0 Yksikköaskel : p.e. astetta 1 Siniaalto: voidaan osoittaa, että Asinω 0 t:n spektri on A 2 /4[δ(ω-ω 0 )+δ(ω+ω 0 )] => p.e. astetta 2 Valkoinen kohina: n =λi n-1 => p.e. (seras: kaikki AMAprosessien lostlot p.e. PBS: p.e. astetta M, M = jakson pits (1) (0) M...... O K M (0)

Käytännöllinen tlos Olkoon kohinaisen systeemin siirtofnktio G(q,θ) motoa B(q,θ)/F(q,θ) ja olkoot polynomien astelvt n b ja n f. => Polynomien kertoimet voidaan estimoida sisäänmenolla (t), joka on jatkvasti herättävä vähintään astetta n b + n f Pekalosääntö: Kertalka n olevan systeemin parametrien identifiointiin tarvitaan signaali joka on p.e. vähintään astetta 2n

Sljetn silmkan systeemien identifiointi Käytännössä toimivien prosessien säätöä ei voida identifioinnin ajaksi keskeyttää Sisäänmeno määräytyy ainakin osin lostlosta Köyhdyttää sisäänmenoa => hankalksia Pekalosääntöjä: Vältä yksinkertaisia säätimiä, vähennä säätöä jos mahdollista Korrelaatio- ja spektraalianalyysi ei toimi takaisinkytketyssä järjestelmässä!! Parametriset ennstevirhemenetelmät sositeltavampia eferenssisignaali sisäänmenoksi!

Datan esikäsittely Koe soritett, data kerätty => datan esikäsittely ennen identifiointia Piirrä kva: trendit, ajatminen otlierit edstavan datasetin valinta - jako estimointi- ja validointidataan Keskiarvota / poista trendi tarvittaessa Alipäästösodats laskostmisen estämiseksi Poista otlierit! Neliöllinen hyvyyskriteeri painottaa otliereita

Esisodats Parametriestimointi voidaan tlkita taajsvasteen sovittamiseksi erään taajsnormin (kirja 9.49) mielessä Esisodatetaan (t) ja y(t) L(q):lla => taajsnormiin tlee komponentti L(e iω ) 2 mkaan valitaan L(.) kaistapäästösodattimeksi => voidaan jälkikäteen valita sovitksessa painotettavat taajdet! Hom. AX-mallin kohinarakenne 1/A(q) eli taajsnormi 9.49 painottaa korkeita taajksia tämä ei ole välttämättä toivottavaa eräs menetelmä: sovitetaan AX-malli => Â, esisodatetaan 1/Â:lla, sovitetaan destaan AX-malli