机械工程学报

作者：罗忠, 周广泽, 朱云鹏, 高屹, 李雷

单位：1. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819;2. 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室 沈阳 110819;3. 东北大学佛山研究生创新学院 佛山 528312;4. 谢菲尔德大学自动控制与系统工程系 谢菲尔德S13JD英国

关键词：非线性系统,NARX模型,OLS算法,OMP算法,差异性分析；

基金：国家科技重大专项(J2019-IV-0002-0069)、国家自然科学基金(11872148, U1908217)和广东省粤佛联合重点基金(2020B1515120015)资助项目。

针对非线性系统模型的辨识问题，通过引入正交匹配追踪(Orthogonal matching pursuit，OMP)算法实现快速非线性系统建模。该方法旨在解决非线性有源自回归(Nonlinear autoregressive with exogenous inputs，NARX)模型针对大型数据建模时效性差的问题。首先，说明了正交最小二乘(Orthogonal least squares，OLS)算法存在正交次数多、耗时长的问题，采用OMP算法可有效解决，通过与OLS算法对比正交差异性证明了OMP算法计算效率提升的理论基础，采用模型预报方法验证OMP算法所得NARX模型的动力学特性。其次，以单自由度非线性系统为例，说明了OMP算法系统建模的有效性。最后，利用OMP算法建立悬臂梁NARX模型，并分别将NARX模型预报输出与试验实测输出，NARX模型固有频率与悬臂梁实际固有频率进行对比。结果表明，与OLS算法相比，所提方法的建模效率平均提升了10倍，且模型可有效反应系统动力学特性。

来源：2022年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2022年第19期