×

离散最小二乘有理逼近中的正交基函数。 (英语) Zbl 1046.93010号

摘要:我们考虑了频域系统识别领域中出现的一个问题。如果离散时间系统具有输入-输出关系(Y(z)=G(z)U(z))和传递函数(G),那么问题是找到(G)的有理逼近(G_n)。给出的数据是频率点(z_k:{U(z_k),Y(z_k)}_{k=1}^N)的输入和输出光谱的测量值以及一些权重。近似准则是最小化通过评估测量点中的(G-)获得的向量的加权离散最小二乘范数。
如果系统的极点是固定的,那么这个问题可以通过两种可能的方式简化为线性最小二乘问题:通过乘除分母并将其隐藏在权重中,从而构造正交向量多项式,或者可以使用有理函数的正交基直接解决这个问题。基的正交性很重要,因为如果传递函数(G_n)是用非正交基表示的,那么这个最小二乘问题可能是非常病态的。即使使用正交基,但对于错误的内积(例如单位圆上的勒贝格测度),数值不稳定性在实践中可能是致命的。
我们表明,这两种方法都会导致特征值逆问题,这形成了一个共同的框架,在这个框架中,可以设计快速且数值稳定的算法来计算正交基。

理学硕士:

93B30型 系统标识
41A20型 有理函数逼近
2018年1月65日 特征值反问题的数值解
42立方厘米 一般谐波膨胀,框架
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Akçay,H。;Ninness,B.,从频域和时域测量中稳健识别的有理基函数,Automatica,34,9,1101-1117(1998)·Zbl 0959.93012号
[2] Baratchart,L.,《圆的有理和亚纯逼近:系统理论动机、临界点和错误率》,(Papamichael,N.,《1997年第三届CMFT计算方法和函数理论会议论文集》,塞浦路斯尼科西亚,1997年10月13-17日。1997年第三届CMFT计算方法和函数理论会议论文集,塞浦路斯尼科西亚,1997年10月13-17日,近似分解,第11卷(1999),世界科学:世界科学新加坡),45-78·Zbl 0935.41011号
[3] 巴拉查,L。;Leblond,J。;帕廷顿,J.R。;Torkhani,N.,《基于带限数据的圆盘代数稳健识别》,IEEE Trans。自动化。控制,42,9,318-1325(1997)·Zbl 0889.93014号
[4] 布列维尔,A。;González-Vera,P。;亨德里克森,E。;Njástad,O.,正交有理函数,剑桥应用数学和计算数学专著,第5卷(1999),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1014.42017年
[5] 布列维尔,A。;González-Vera,P。;亨德里克森,E。;Njástad,O.,《正交有理函数和三对角矩阵》,J.Comput。申请。数学。,153, 1-2, 89-97 (2001) ·Zbl 1014.42017年
[6] 布列维尔,A。;Van Barel,M.,向量正交多项式和最小二乘近似,SIAM J.矩阵分析。申请。,16, 3, 863-885 (1995) ·Zbl 0824.41016号
[7] A.Bulthel,M.Van Barel,Y.Rolain,J.Schoukens,识别的数值稳健有理逼近,收录于:IEEE(编辑),第40届IEEE决策与控制会议,佛罗里达州奥兰多,2001年12月4日至7日,IEEE,纽约,论文PrP06-42001,第4770-4775页。;A.Bulthel,M.Van Barel,Y.Rolain,J.Schoukens,识别的数值稳健有理逼近,载于:IEEE(编辑),第40届IEEE决策与控制会议,佛罗里达州奥兰多,2001年12月4日至7日,IEEE,纽约,论文PrP06-42001,第4770-4775页。
[8] S.Chandrasekaran,M.Gu,带状加半可分线性方程组的快速和稳定算法,SIAM J.矩阵分析。申请。(2001),出炉。;S.Chandrasekaran,M.Gu,线性方程组的带状加半可分离系统的快速稳定算法,SIAM J.矩阵分析。申请。(2001),即将发布·Zbl 1050.65023号
[9] Clement,P.R.,《信号分析和参数识别中的拉盖尔函数》,J.Franklin Inst.,313,2,85-95(1982)·Zbl 0481.93025号
[10] T.J.de Hoog,有理正交基和线性系统建模中的相关变换,博士论文,T.U.Delft,2001。;T.J.de Hoog,线性系统建模中的有理正交基和相关变换,博士论文,T.U.Delft,2001。
[11] T.J.de Hoog,P.S.C.Hueberger,P.M.J.Van den Hof,有理正交基函数展开的一般变换理论,收录于:第39届IEEE决策与控制会议论文集,澳大利亚悉尼,2000年,第4649-4654页。;T.J.de Hoog,P.S.C.Hueberger,P.M.J.Van den Hof,有理正交基函数展开的一般变换理论,收录于:第39届IEEE决策与控制会议论文集,澳大利亚悉尼,2000年,第4649-4654页。
[12] de Vries,D.K。;van den Hof,P.,广义正交基函数频域识别,IEEE Trans。自动化。控制,AC-43,5,656-669(1998)·Zbl 0915.93020号
[13] 艾德曼,Y。;Gohberg,I.,反演公式和线性复杂性,计算。数学。申请。,33, 69-79 (1997) ·Zbl 0870.65020号
[14] D.Fasino,N.Mastronardi,M.Van Barel,将对角加半可分矩阵简化为三对角和双对角形式的快速稳定算法,IRMA 3/2002技术报告,I.R.M.A.-C.N.R.,意大利巴里,2002。;D.Fasino,N.Mastronardi,M.Van Barel,将对角线加半可分矩阵简化为三对角线和双对角线形式的快速稳定算法,IRMA 3/2002技术报告,I.R.M.A.-C.N.R.,意大利巴里,2002·Zbl 1039.65033号
[15] Forsythe,G.E.,《数字计算机数据拟合用正交多项式的生成和使用》,J.SIAM,574-88(1957)·Zbl 0083.35503号
[16] 甘特马赫,F.R。;Krĕn,M.G.,Oszillationsmatrizen,Oszllationskene und kleine Schwingungen mechanischer Systeme(1960),Akademie-Verlag:Akademice-Verlag Berlin·Zbl 0088.25103号
[17] P.S.C.Hueberger,《利用基于系统的正交函数进行近似系统识别》,博士论文,荷兰代尔夫特大学,1991年。;P.S.C.Hueberger,《利用基于系统的正交函数进行近似系统识别》,博士论文,荷兰代尔夫特大学,1991年。
[18] Heuberger,P.S.C。;Van den Hof,P.M.J.,广义正交基函数诱导的Hambo变换信号和系统变换,Select。顶部。识别模型。控制,885-94(1995)
[19] Heuberger,P.S.C。;范登霍夫,P.M.J。;Bosgra,O.,线性动力系统的广义正交基,IEEE Trans。自动化。控制,40451-465(1995)·Zbl 0835.93011号
[20] Lee,Y.W.,《利用拉盖尔函数的傅里叶变换合成电气网络》,J.Math。物理。,11, 83-113 (1933) ·Zbl 0005.04509
[21] Lee,Y.W.,《传播统计理论》(1960年),威利出版社,纽约·Zbl 0091.14002号
[22] Ljung,L.,《系统识别:用户理论、信息和系统科学系列》(1999年),普伦蒂斯·霍尔:普伦蒂斯霍尔·恩格尔伍德·克利夫斯,新泽西州
[23] F.Malmquist,《统一功能分类分析》,par leurs valeurs dans un ensembly donéde poits,收录于:C.R.6ième Cong.Math。扫描。(科彭哈根,1925年),哥本哈根,盖勒鲁普斯,1926年,第253-259页。;F.Malmquist,《统一功能分类分析》,par leurs valeurs dans un ensembly donéde poits,收录于:C.R.6ième Cong.Math。扫描。(Kopenhagen,1925年),哥本哈根,杰勒鲁普斯,1926年,第253-259页。
[24] Mastronardi,N。;Chandrasekaran,S。;Van Huffel,S.,对角线加半可分线性方程组的快速稳定双向算法,数值。线性代数应用。,8, 1, 1-12 (2001) ·Zbl 1051.65021号
[25] B.Ninness,使用正交基的频域估计,载于:第13届国际会计师联合会世界大会会议记录,1996年,旧金山,第8卷,第381-386页。;B.Ninness,使用正交基的频域估计,载于:第13届国际会计师联合会世界大会会议记录,1996年,旧金山,第8卷,第381-386页。
[26] Ninness,B。;Gustafsson,F.,用于系统识别的正交基的统一构造,IEEE Trans。自动化。控制,42,515-522(1997)·Zbl 0874.93034号
[27] Ninness,B。;Hjalmarsson,H。;Gustafsson,F.,系统辨识中一般正交基的基本作用,IEEE Trans。自动化。控制,44,7,1384-1407(1999)·Zbl 0963.93021号
[28] 努尔赫斯,Y。;Yaaksoo,Y.,多变量离散系统的拉盖尔状态方程,自动机。遥控器,421601-1606(1981)·Zbl 0501.93040号
[29] R.Pintelon,Y.Rolain,A.Bultheel,M.Van Barel,多变量系统的数字鲁棒频域识别,载于:P.Sas,B.Van Hal(编辑),2002年模态分析、噪声和振动工程国际会议论文集,鲁汶,2002年9月16日至18日,第1316-1321页。;R.Pintelon,Y.Rolain,A.Bultheel,M.Van Barel,多变量系统的数字鲁棒频域识别,载于:P.Sas,B.Van Hal(编辑),2002年模态分析、噪声和振动工程国际会议论文集,鲁汶,2002年9月16-18日,第1316-1321页。
[30] Pintelon,R。;Schoukens,J.,《系统识别:频域方法》(2001),IEEE出版社:IEEE出版社,皮斯卡塔韦·Zbl 0970.93514号
[31] 萨纳塔南,C.K。;Koerner,J.,以两个复多项式之比表示的传递函数综合,IEEE Trans。自动化。控制,9,1,56-58(1963)
[32] 萨博,Z。;Bokor,J。;Schipp,F.,使用广义正交基识别(H_∞)中的有理近似模型,IEEE Trans。自动化。控制,44,1,153-158(1999)·Zbl 1056.93528号
[33] Takenaka,S.,关于正交函数和一个新的插值公式,Jpn。数学杂志。,2, 129-145 (1925)
[34] 范·巴雷尔,M。;Bulthel,A.,离散最小二乘有理逼近的并行算法,数值。数学。,63, 99-121 (1992) ·Zbl 0762.41016号
[35] Van Barel,M。;Bultheel,A.,单位圆上的离散线性最小二乘近似,J.Compute。申请。数学。,50, 545-563 (1994) ·Zbl 0810.65011号
[36] Van Barel,M。;Bulthel,A.,离散内积的正交多项式向量和最小二乘近似,电子。事务处理。数字。分析。,3, 1-23 (1995) ·Zbl 0857.42013号
[37] Van Barel,M。;法西诺,D。;Gemignani,L。;Mastronardi,N.,正交有理函数和对角加半可分离矩阵,(Luk,F.T.,Advanced Signal Processing Algorithms,Architectures,and Implementations XII.Advanced Signal Processing Algorithms,Architectures,and Implementations XII,SPIE Proceedings of SPIE,Vol.4791(2002),SPIE,华盛顿州贝灵汉),162-170
[38] 范登霍夫,P.M.J。;Heuberger,P.S.C。;Bokor,J.,用广义正交基函数进行系统识别,Automatica,311821-1834(1995)·Zbl 0848.93013号
[39] P.Van gucht,A.Bultheel,《计算正交有理函数-单位圆盘外分析》,技术报告TW312,计算机科学系,K.U.Leuven,2000年9月。;P.Van gucht,A.Bultheel,《计算正交有理函数-单位圆盘外分析》,技术报告TW312,计算机科学系,K.U.Leuven,2000年9月·Zbl 0969.42012
[40] 范古赫特,P。;Bulthel,A.,任意正交有理函数的状态空间表示,系统控制快报。,49, 2, 91-98 (2003) ·Zbl 1157.93359号
[41] Wahlberg,B.,《使用拉盖尔模型进行系统识别》,IEEE Trans。自动化。控制,AC-36,551-562(1991)·Zbl 0738.93078号
[42] Wahlberg,B.,使用Kautz模型的系统识别,IEEE Trans。自动化。控制,AC-39,6,1276-1282(1994)·Zbl 0807.93065号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。