iddata
Eingangs-/Ausgangsdaten und ihre Eigenschaften zur Systemidentifikation in der Zeit- oder Frequenzdomäne
Beschreibung
Verwenden Sie das iddata-Objekt, um Eingangs- und Ausgangsmessdaten für das System, das Sie identifizieren möchten, zusammenzufassen. Systemidentifizierungsfunktionen verwenden diese Messungen, um ein Modell zu schätzen. Modellvalidierungsfunktionen verwenden die Eingabemessungen als Input für Simulationen und die Ausgabemessungen, um zu vergleichen, wie gut die geschätzte Modellreaktion mit den Originaldaten übereinstimmt.
iddata-Objekte können einen einzelnen Satz oder mehrere Sätze von Messungen enthalten. Jeder Datensatz entspricht einem Experiment. Die Objekte haben die folgenden Merkmale, die in den Objekteigenschaften kodiert sind:
Die Daten können in der Frequenz- oder Zeitdomäne liegen. Sie können Objekte von einer Domäne in die andere konvertieren.
In der Zeitdomäne können die Daten gleichmäßig oder ungleichmäßig abgetastet werden. Zur Verwendung des
iddata-Objekts zur Schätzung müssen die Daten jedoch gleichmäßig abgetastet werden, und die Eingangs- und Ausgangsdaten für jedes Experiment müssen zu denselben Zeitpunkten aufgezeichnet werden.Sie können Dateneigenschaften angeben, wie z. B. die Abtastzeit, die Startzeit, die Zeitpunkte, die Frequenzabtastpunkte und das Verhalten zwischen den Abtastungen.
Sie können Beschriftungen und Kommentare eingeben, um Datenkomponenten, Experimente und das Objekt als Ganzes zu unterscheiden und zu kommentieren.
Verwenden Sie die Punktschreibweise, um auf die Objekteigenschaften zuzugreifen. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie erstellen ein iddata-Objekt mit dem Befehl sys = iddata(ym,um,Tsamp), wobei ym gemessene Ausgangsdaten sind, um gemessene Eingangsdaten sind und Tsamp die Abtastzeit ist. iddata speichert diese Variablen in den Eigenschaften InputData, OutputData und Ts ab. Sie können die Daten mit sys.InputData, sys.OutputData und sys.Ts anzeigen oder ändern. Ein Beispiel für die Verwendung der Punktnotation zum Anzeigen und Ändern von Eigenschaften finden Sie unter Anzeigen und Ändern von Eigenschaften.
Erstellung
Syntax
Beschreibung
Verwenden von Zeitdomänendaten
data = iddata(y,u,Ts)iddata-Objekt, das ein Ausgangssignal y in der Zeitdomäne und ein Eingangssignal u enthält. Ts gibt die Abtastzeit der experimentellen Daten an.
Sie können mit iddata ein Multiexperiment-iddata-Objekt erstellen, indem Sie y und u als Zellenarrays angeben. Alternativ können Sie auch Einzelexperiment-iddata-Objekte erstellen und die Objekte mit merge (iddata) zu einem Multiexperiment-iddata-Objekt kombinieren. Weitere Informationen über Multiexperiment-iddata-Objekte finden Sie unter Create Multiexperiment Data at the Command Line.
data = iddata(tt)iddata-Objekt aus dem Zeitplan tt.
Die Software extrahiert die Variablennamen und die Abtastzeit aus tt.
Standardmäßig interpretiert die Software die letzte Variable in tt als den einzigen Ausgangskanal und alle anderen Variablen als Eingangskanäle. Um diese Interpretation zu ändern, legen Sie die Eigenschaften 'InputName' und 'OutputName' mit Name-Wert-Argumenten fest.
Verwenden von Frequenzdomänendaten
Konfigurieren zusätzlicher Eigenschaften
data = iddata(___,Name,Value)Name,Value nach einer der Eingangsargumentkombinationen in den vorangegangenen Syntaxen fest.
Eingangsargumente
Eigenschaften
Objektfunktionen
Im Allgemeinen ist jede Funktion, die auf Systemidentifikationsdaten anwendbar ist, auch auf ein iddata-Objekt anwendbar. Diese Funktionen lassen sich in drei Typen unterteilen.
Funktionen, die sowohl auf
iddata-Objekte einwirken als auch diese Objekte zurückgeben können, ermöglichen es Ihnen,iddata-Objekte zu manipulieren und zu verarbeiten.Verwenden Sie
fftundifft, um bestehendeiddata-Objekte von der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne zu transformieren und umgekehrt. Beispiel:datafd = fft(Data); datatd = ifft(Dataf);
Verwenden Sie
merge (iddata), umiddata-Objekte zu einem einzigeniddata-Objekt zusammenzuführen, das mehrere Experimente enthält. Verwenden Siegetexp, um ein Experiment aus einem Multiexperiment-iddata-Objekt zu extrahieren. Beispiel:data123 = merge(data1,data2,data3); data2 = getexp(data123,2);
Ein detailliertes Beispiel finden Sie unter Extract and Model Specific Data Segments.
Verwenden Sie Vorverarbeitungsfunktionen wie
detrendoderidfilt, um Daten iniddata-Objekten zu filtern und schlechte Daten zu entfernen. Beispiel:data_d = detrend(data); data_f = idfilt(data,filter);
Funktionen, die eine analytische Verarbeitung von
iddata-Objekten durchführen und Diagramme erstellen oder bestimmte Parameter oder Werte zurückgeben, ermöglichen es Ihnen, Daten zu analysieren und zu bestimmen, welche Eingänge zur Schätzung verwendet werden sollen.Mit Funktionen, die die Daten in
iddata-Objekten verwenden, um Modelle zu schätzen, zu simulieren und zu validieren, können Sie dynamische Modelle erstellen und bewerten, wie gut die Modellreaktion mit den Validierungsdaten übereinstimmt.Die folgenden Listen enthalten eine repräsentative Teilmenge der Funktionen, die Sie mit
iddata-Objekten verwenden können.
Beispiele
Erstellen Sie ein iddata-Objekt unter Verwendung von SISO-Daten (Single-Input/Single-Output) in der Zeitdomäne. Eingang und Ausgang enthalten jeweils 1000 Abtastungen mit einer Abtastzeit von 0,08 Sekunden.
load dryer2_data output input; data = iddata(output,input,0.08)
data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.08 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Die Software ordnet dem ersten und einzigen Ausgangskanal den Standard-Kanalnamen 'y1' zu. Wenn das Ausgangssignal mehrere Kanäle enthält, vergibt die Software die Standardnamen 'y1','y2',...,'yn'. In ähnlicher Weise weist die Software den Standard-Kanalnamen 'u1' dem ersten und einzigen Eingangskanal zu. Weitere Informationen zur Benennung von Kanälen finden Sie unter Naming, Adding, and Removing Data Channels.
Plotten der Daten.
idplot(data)
Nebeneinander liegende Diagramme zeigen Ausgabedaten und Eingabedaten an.
Erstellen Sie ein iddata-Objekt aus Zeitreihendaten. Zeitreihendaten haben keinen Eingangskanal.
Laden Sie den Ausgangskanal eines Datensatzes, und erstellen Sie ein iddata-Objekt, das eine Abtastzeit von 0,08 Sekunden hat.
load dryer2_data output data = iddata(output,[],0.08)
data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.08 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Data Properties
Plotten der Daten.
idplot(data)
Sie können data für die Schätzung von Zeitreihenmodellen verwenden.
Laden Sie die Zeitplandaten tt7 und zeigen Sie die ersten vier Zeilen an.
load sdata7 tt7 head(tt7,4)
t u1 u2 y
_____ __ _______ _________
1 sec 1 0.2749 -0.091981
2 sec -1 0.25148 0.22567
3 sec -1 1.2381 -0.28617
4 sec -1 -1.2216 1.4581
tt7 hat zwei Eingänge mit den Variablennamen u1 und u2 und einen Ausgang mit dem Variablennamen y. Konvertieren Sie tt7 in ein iddata-Objekt.
z7conv = iddata(tt7)
z7conv =
Time domain data set with 400 samples.
Sample time: 1 seconds
Outputs Unit (if specified)
y
Inputs Unit (if specified)
u1
u2
z7conv.OutputName
ans = 1×1 cell array
{'y'}
z7conv.InputName
ans = 2×1 cell
{'u1'}
{'u2'}
z7conv behält die Abtastzeit bei und speichert die Variablennamen in den Eigenschaften OutputName und InputName.
Erstellen und untersuchen Sie ein iddata-Objekt aus komplexwertigen Eingangs-/Ausgangsdaten in der Frequenzdomäne. Konvertieren Sie das Objekt in die Zeitdomäne.
Eingangs- und Ausgangsdaten werden manchmal in Form von Fourier-Transformationen von Eingangs- und Ausgangssignalen in der Zeitdomäne ausgedrückt. Sie können diese Daten in einem Frequenzdomänen-iddata-Objekt zusammenfassen.
Laden Sie die Daten, die aus den komplexwertigen Eingangs-/Ausgangs-Frequenzdomänendaten U und Y, dem Frequenzvektor W und der Abtastzeit Ts bestehen.
load demofr1 U Y W Ts
Erstellen Sie das Frequenzdomänen-iddata-Objekt data_fr.
data_fr = iddata(Y,U,Ts,'Frequency',W)data_fr =
Frequency domain data set with responses at 501 frequencies.
Frequency range: 0 to 31.416 rad/seconds
Sample time: 0.1 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Untersuchen Sie die Eigenschaften. Frequenzdomänen-iddata-Objekte enthalten frequenzspezifische Eigenschaften, wie z. B. Frequency für den Frequenzvektor und FrequencyUnit für die Frequenzeinheiten. Im Gegensatz dazu enthalten Zeitdomänen-iddata-Objekte zeitspezifische Eigenschaften wie Tstart und SamplingInstants für Zeitdomänendaten.
get(data_fr)
ans = struct with fields:
Domain: 'Frequency'
Name: ''
OutputData: [501×1 double]
OutputName: {'y1'}
OutputUnit: {''}
InputData: [501×1 double]
InputName: {'u1'}
InputUnit: {''}
Period: Inf
InterSample: 'zoh'
Ts: 0.1000
FrequencyUnit: 'rad/TimeUnit'
Frequency: [501×1 double]
TimeUnit: 'seconds'
ExperimentName: 'Exp1'
Notes: [0×1 string]
UserData: []
Weisen Sie den Inhalt der Eigenschaft „Frequenz“ der Variablen F zu.
F = data_fr.Frequency;
Fragen Sie die Frequenzeinheiten der Daten ab. Die Eigenschaft TimeUnit legt die Einheiten für die Abtastzeit fest.
frequ = data_fr.FrequencyUnit
frequ = 'rad/TimeUnit'
timeu = data_fr.TimeUnit
timeu = 'seconds'
Konvertieren Sie data_fr mit Hilfe der Funktion der inversen Fourier-Transformation ifft zurück in die Zeitdomäne.
data_t = ifft(data_fr)
data_t =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.1 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
get(data_t)
ans = struct with fields:
Domain: 'Time'
Name: ''
OutputData: [1000×1 double]
OutputName: {'y1'}
OutputUnit: {''}
InputData: [1000×1 double]
InputName: {'u1'}
InputUnit: {''}
Period: Inf
InterSample: 'zoh'
Ts: 0.1000
Tstart: 0.1000
SamplingInstants: [1000×1 double]
TimeUnit: 'seconds'
ExperimentName: 'Exp1'
Notes: [0×1 string]
UserData: []
Zeigen Sie die Eigenschaften eines iddata-Objekts an. Ändern Sie die Eigenschaften sowohl während als auch nach der Erstellung des Objekts.
Laden Sie die Eingangs- und Ausgangsdaten.
load dryer2_data input output
Erstellen Sie ein iddata-Objekt.
data = iddata(output,input,0.08)
data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.08 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Zeigen Sie alle Eigenschaften des iddata-Objekts an.
get(data)
ans = struct with fields:
Domain: 'Time'
Name: ''
OutputData: [1000×1 double]
OutputName: {'y1'}
OutputUnit: {''}
InputData: [1000×1 double]
InputName: {'u1'}
InputUnit: {''}
Period: Inf
InterSample: 'zoh'
Ts: 0.0800
Tstart: 0.0800
SamplingInstants: [1000×1 double]
TimeUnit: 'seconds'
ExperimentName: 'Exp1'
Notes: [0×1 string]
UserData: []
Bei der Erstellung eines iddata-Objekts können Sie die Eigenschaften mit Hilfe von Name-Werte-Paar-Argumenten angeben. Erstellen Sie ein iddata-Objekt aus denselben Dateneingängen, aber ändern Sie den Experimentnamen von der Standardeinstellung in Dryer2.
data = iddata(output,input,0.08,'ExperimentName','Dryer2')
data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.08 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Verwenden Sie zum Ändern von Eigenschaftswerten eines bestehenden iddata-Objekts die Punktschreibweise. Ändern Sie die Eigenschaft Ts (Abtastzeit) auf 0,05 Sekunden (0.05).
data.Ts = 0.05
data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.05 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Bei Eigenschaftsnamen wird nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Außerdem müssen Sie nicht den gesamten Eigenschaftsnamen eingeben, wenn die ersten Buchstaben die Eigenschaft eindeutig identifizieren.
data.exp = "Dryer2 January 2015"data =
Time domain data set with 1000 samples.
Sample time: 0.05 seconds
Outputs Unit (if specified)
y1
Inputs Unit (if specified)
u1
Data Properties
Sie können data.y als Abkürzung für data.OutputData verwenden, um auf die Ausgangswerte zuzugreifen, und Sie können data.u als Abkürzung für data.InputData verwenden, um auf die Eingangswerte zuzugreifen.
y_data = data.y; u_data = data.u;
