基于正交匹配追踪算法的复杂系统动力学建模与分析

摘要：

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.

关键词：非线性系统、NARX模型、OLS算法、OMP算法、差异性分析

所属期刊栏目：58

分类号：TG156(金属学与热处理)

资助基金：国家科技重大专项;国家自然科学基金;国家自然科学基金;广东省粤佛联合重点基金资助项目

在线出版日期：2023-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：86-94