本文關鍵詞：廣義正交變換域下系統(tǒng)辨識的自適應算法

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【摘要】：在系統(tǒng)辨識的應用中,針對信號統(tǒng)計特性的時變特點,為了降低計算的復雜性,常通過自適應濾波器來辨識未知線性系統(tǒng)的脈沖響應。從這個意義上說,自適應濾波器的結構和算法往往就決定了系統(tǒng)辨識的性能�；跈M向濾波器結構的最小均方差算法因其簡單、穩(wěn)定、易用等優(yōu)點得到了廣泛的研究,一直是自適應理論研究領域的熱點之一。然而該算法的收斂速度依賴于輸入信號相關矩陣的特征值擴散度,隨特征值擴散度增加而下降,這在一定程度上制約了其在強相關輸入情況下的應用。對這一問題尋求解決之道促成了眾多最小均方差改進算法的出現(xiàn)和發(fā)展,例如短時傅里葉域最小均方差算法、變換域最小均方差算法及時域分數(shù)階最小均方差算法等。這些算法因其各自特點而形成了不同的研究領域,但其核心仍然是最小均方差算法。為了深刻揭示它們與傳統(tǒng)最小均方差算法的內(nèi)在關系,本文引入了廣義正交變換域最小均方差算法框架的概念。這些算法作為該框架下的特例結構,通過引入合適的策略和參數(shù)以改善傳統(tǒng)最小均方差算法的收斂速度,而往往這些引入的參數(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)的先驗信息或使用者的經(jīng)驗合理設置以平衡收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差的矛盾。為了解決這一矛盾,本文以參數(shù)自適應設計策略為主要手段,在系統(tǒng)辨識應用下對廣義正交變換變換域最小均方差算法框架下的這三個特例結構提出了若干改進算法,主要工作包括:第一,完善了分數(shù)階數(shù)最小均方差算法的閾值分析理論。利用該理論對現(xiàn)有可變階數(shù)步長參數(shù)算法在提高階數(shù)收斂速度和減少穩(wěn)態(tài)階數(shù)波動方面的優(yōu)勢給出了數(shù)學解釋,進而提出了一種簡單有效的自適應調(diào)整階數(shù)步長參數(shù)的策略。利用該理論對高隨機噪聲情況下穩(wěn)態(tài)階數(shù)容易發(fā)生不必要變化的成因進行了討論,通過引入限幅概念和凸組合的方式構建了一種簡單易用的混合算法用以保持高噪聲環(huán)境下階數(shù)的穩(wěn)定性。根據(jù)階數(shù)自適應和權值自適應的彼此獨立性,提出了一種簡單的可以同時自適應控制權值步長參數(shù)與階數(shù)步長參數(shù)的算法,以改善階數(shù)和均方差的收斂特性。第二,研究了自適應濾波器內(nèi)凸組合算法和自適應濾波器間凸組合算法。在分析了濾波器內(nèi)凸組合算法收斂特性的基礎上,利用輸出誤差和梯度向量分別設計了混合參數(shù)可以自適應變化的策略以保證變換域最小均方差濾波器能夠同時獲得較快的收斂速度和較低的穩(wěn)態(tài)誤差。為了進一步改善濾波器的收斂特性,引入了濾波器間凸組合的概念,從理論上分析了凸組合方式中成員濾波器額外均方差和交叉額外均方差的理論模型,通過仿真證實了模型的有效性。第三,在短時傅里葉域內(nèi)提出了自適應控制交叉帶濾波器(或交叉相乘傳遞函數(shù)項)數(shù)目的算法。在自適應控制交叉帶濾波器數(shù)目的算法中提出了多濾波器結構和單濾波器結構的實現(xiàn)方式,前者通過比較三個并行的橫向濾波器輸出均方差的估值,利用合適的判斷策略進行交叉帶濾波器數(shù)目的調(diào)整;后者引入了片段誤差的概念,通過比較均方差與片段均方差間的比值與閾值參數(shù)的大小,利用合適的策略進行交叉帶濾波器數(shù)目的調(diào)整。從降低計算量的角度出發(fā),我們采用單濾波器結構實現(xiàn)了自適應控制交叉相乘函數(shù)項數(shù)目的算法。第四,針對上述各算法的特點,設計了大量的仿真實驗用以驗證它們在平衡穩(wěn)態(tài)誤差性能和收斂速度方面的改善。在聲學回聲消除的實際應用背景下,利用上述算法對回波的傳播路徑進行辨識,通過回波損耗增益和運行時間來定量的考察它們的性能以驗證這些算法的實際工程價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：N945.14

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1 ;“系統(tǒng)辨識”討論班在京舉辦[J];數(shù)學的實踐與認識;1979年01期

2 蕭德云,倪博溢;重視加強“系統(tǒng)辨識”課程的實踐教學[J];實驗室研究與探索;2005年S1期

3 竇立謙;宗群;劉文靜;;面向控制的系統(tǒng)辨識研究進展[J];系統(tǒng)工程與電子技術;2009年01期

4 馬海軍;林勇強;馮屹朝;;系統(tǒng)辨識理論在建模中的應用[J];大眾科技;2010年05期

5 丁鋒;;系統(tǒng)辨識(1):辨識導引[J];南京信息工程大學學報(自然科學版);2011年01期

6 史曉霞;;系統(tǒng)辨識與建模課程教學探討[J];高等建筑教育;2012年02期

7 王樂一;趙文哠;;系統(tǒng)辨識:新的模式、挑戰(zhàn)及機遇[J];自動化學報;2013年07期

8 袁震東;系統(tǒng)辨識的起源發(fā)展與展望[J];自然雜志;1981年01期

9 顧啟泰;具有有色噪聲系統(tǒng)辨識的新方法[J];控制理論與應用;1990年03期

10 王行愚;系統(tǒng)辨識的若干新動向[J];控制理論與應用;1992年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳佳路;程曉斌;李曉東;田靜;;一種濾波器部分更新的自適應回聲抵消算法[A];中國聲學學會2005年青年學術會議[CYCA'05]論文集[C];2005年

2 李志永;杜坤;;電影數(shù)字修復中全局閃爍的去除[A];2009中國電影電視技術學會影視技術文集[C];2010年

3 楊濤;何培宇;;多路聲回波對消中一種改進的互斥最大化濾波器系數(shù)選擇方法[A];全國第一屆嵌入式技術聯(lián)合學術會議論文集[C];2006年

4 袁震東;;論系統(tǒng)族的辨識[A];1994中國控制與決策學術年會論文集[C];1994年

5 高瑋;;基于連續(xù)蟻群算法的復雜巖體系統(tǒng)辨識[A];巖土工程數(shù)值方法與高性能計算學術研討會論文集[C];2007年

6 嚴成;;An Improved Implementation Approach of a Polyphase Filter With Symmetric Taps[A];2006通信理論與技術新進展——第十一屆全國青年通信學術會議論文集[C];2006年

7 張永光;杉坂政典;;對新陳代謝—維修(M-R)系統(tǒng)的一些新看法[A];1997年中國控制會議論文集[C];1997年

8 張鴻元;;系統(tǒng)辨識在航空領域的應用及思考[A];大型飛機關鍵技術高層論壇暨中國航空學會2007年學術年會論文集[C];2007年

9 徐正國;黃清;;失配濾波器在多徑信道估計中的應用[A];2005年全國超寬帶無線通信技術學術會議論文集[C];2005年

10 岳振軍;曹祖慶;;系統(tǒng)辨識試驗中試驗時間的確定[A];1994中國控制與決策學術年會論文集[C];1994年

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1 魏瑩;廣義正交變換域下系統(tǒng)辨識的自適應算法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 唐得志;面向控制的系統(tǒng)辨識理論的研究[D];南京航空航天大學;2014年

3 汪克文;系統(tǒng)辨識若干問題的研究[D];北京化工大學;2014年

4 吳塵;低復雜度數(shù)字濾波器的設計理論的研究[D];東南大學;2015年

5 張浩;表面計量學中樣條濾波器理論的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

6 譚建豪;自然計算理論及其在系統(tǒng)辨識中的應用研究[D];湖南大學;2010年

7 朱善安;電液控制系統(tǒng)辨識及實時控制策略研究[D];浙江大學;1987年

8 王佳;基于子空間方法的閉環(huán)系統(tǒng)辨識[D];大連理工大學;2013年

9 周良;開環(huán)諧振器在濾波器及天線中的應用研究[D];南京航空航天大學;2011年

10 鄭軍;小波理論在系統(tǒng)建模與控制中的若干應用研究[D];浙江大學;2005年

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1 朱啟昌;基于子空間法的大型天線伺服系統(tǒng)建模研究[D];西安電子科技大學;2014年

2 任佳;航空發(fā)動機燃油機構的閉環(huán)系統(tǒng)辨識與故障診斷算法研究[D];東北大學;2014年

3 宋天然;控制系統(tǒng)辨識與性能評估方法在陡河電廠#3機組控制中的應用研究[D];華北電力大學(北京);2016年

4 韓麗娜;基于系統(tǒng)辨識的液體材料聲參數(shù)估計方法研究[D];陜西師范大學;2016年

5 董小微;磁懸浮無塵傳送系統(tǒng)辨識與優(yōu)化控制研究[D];沈陽工業(yè)大學;2017年

6 程嬋娟;系統(tǒng)辨識的線性規(guī)劃方法研究[D];廈門大學;2009年

7 王晶;測力輪對頻域修正濾波器研究[D];西南交通大學;2015年

8 田晶晶;基于快速卷積算法的低復雜度并行FIR濾波器的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2014年

9 張存;寬帶多通道相位延時測量與校正技術研究[D];電子科技大學;2015年

10 鄧廷廷;具有正交特性的拉氏金字塔濾波器設計[D];西安電子科技大學;2014年

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