非線形 ARX モデル

シグモイドやウェーブレットなどの動的ネットワークを使用した非線形動作モデル

非線形 ARX モデルは、ウェーブレットネットワーク、ツリー分割、シグモイドネットワークなどの動的な非線形推定器を使ってシステム内の非線形性を表すために使用します。ツールボックスでは、これらのモデルが idnlarx オブジェクトとして表されます。非線形 ARX モデルの推定は System Identification アプリで行うか、コマンドラインで nlarx コマンドを使用して行えます。

アプリ

System Identification

測定データからの動的システムのモデルの同定

関数

すべて展開する

モデルの推定

`idnlarx`	Nonlinear ARX model
`nlarx`	Estimate parameters of nonlinear ARX model
`nlarxOptions`	Option set for `nlarx`
`isnlarx`	Detect nonlinearity in estimation data
`init`	初期パラメーター値を設定またはランダム化する
`getpvec`	モデルパラメーターと、関連する不確かさのデータを取得する
`setpvec`	Modify values of model parameters

モデルのリグレッサー

`linearRegressor`	Specify linear regressor for nonlinear ARX model (R2021a 以降)
`polynomialRegressor`	Specify polynomial regressor for nonlinear ARX model (R2021a 以降)
`periodicRegressor`	Specify periodic regressor for nonlinear ARX model (R2022a 以降)
`customRegressor`	Specify custom regressor for nonlinear ARX model (R2021a 以降)
`getreg`	Regressor expressions and numerical values in nonlinear ARX model
`polyreg`	(Not recommended) Powers and products of standard regressors
`customreg`	(Not recommended) Custom regressor for nonlinear ARX models
`addreg`	(Not recommended) Add custom regressors to nonlinear ARX model

非線形マッピングオブジェクトと線形マッピングオブジェクト

`idWaveletNetwork`	Wavelet network function for nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models
`idSigmoidNetwork`	Sigmoid network function for nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models
`idTreePartition`	Tree-partitioned nonlinear function for nonlinear ARX models
`idCustomNetwork`	Custom network function for nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models
`idLinear`	Linear mapping object for nonlinear ARX models
`idGaussianProcess`	Gaussian process regression mapping function for nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models (requires Statistics and Machine Learning Toolbox) (R2021b 以降)
`idTreeEnsemble`	Decision tree ensemble mapping function for nonlinear ARX models (requires Statistics and Machine Learning Toolbox) (R2021b 以降)
`idSupportVectorMachine`	Support vector machine regression mapping function for nonlinear ARX models (requires Statistics and Machine Learning Toolbox) (R2022a 以降)
`idNeuralNetwork`	Multilayer neural network mapping function for nonlinear ARX models and Hammerstein-Wiener models (requires Statistics and Machine Learning Toolbox or Deep Learning Toolbox) (R2023b 以降)
`idFeedforwardNetwork`	(Not recommended) Multilayer feedforward neural network mapping function for nonlinear ARX models (requires Deep Learning Toolbox)
`evaluate`	Evaluate output values of `idnlarx` or `idnlhw` mapping object array for given set of input values

シミュレーション、予測、検証

`sim`	同定されたモデルの応答のシミュレーション
`simOptions`	Option set for `sim`
`predict`	同定されたモデルの K ステップ先の出力の予測
`predictOptions`	Option set for `predict`
`compare`	同定されたモデル出力を測定出力と比較する
`compareOptions`	Option set for `compare`
`forecast`	同定されたモデルの出力を予想する
`forecastOptions`	Option set for `forecast`
`nlarxPlot`	Plot nonlinearity of nonlinear ARX model (R2023a 以降)
`evaluate`	Evaluate output values of `idnlarx` or `idnlhw` mapping object array for given set of input values
`getDelayInfo`	Get input/output delay information for `idnlarx` model structure

線形化

`idnlarx/findop`	Compute operating point for Nonlinear ARX model
`findopOptions`	Option set for `findop`
`idnlarx/operspec`	Construct operating point specification object for `idnlarx` model
`idnlarx/linearize`	Linearize nonlinear ARX model
`linapp`	Linear approximation of nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models for given input

ブロック

すべて展開する

シミュレーション

Nonlinear ARX Model	Simulate nonlinear ARX model in Simulink software
Iddata Sink	シミュレーションデータを `iddata` オブジェクトとして MATLAB ワークスペースにエクスポート
Iddata Source	MATLAB ワークスペースの `iddata` オブジェクトに格納されている時間領域データをインポートする

トピック

What are Nonlinear ARX Models?
Understand the structure of a nonlinear ARX model.
Available Mapping Functions for Nonlinear ARX Models
Choose from sigmoid, wavelet, tree partition, linear, neural, and custom network nonlinearities.
Identifying Nonlinear ARX Models

Specify the Nonlinear ARX structure, and configure the estimation algorithm.
Validate Nonlinear ARX Models
Plot model nonlinearities, analyze residuals, and simulate and predict model output.
Using Nonlinear ARX Models
Simulate, predict, and forecast model output, linearize nonlinear ARX models, and import estimated models into the Simulink^® software.
Linear Approximation of Nonlinear Black-Box Models
Choose the approach for computing linear approximations, compute operating points for linearization, and linearize your model.
How the Software Computes Nonlinear ARX Model Output
How the software evaluates the output of nonlinearity estimators and uses this output to compute the model response.

注目の例

非線形 ARX モデルと Hammerstein-Wiener モデルの同定のチュートリアル

この例では、測定した入出力データを使用して、単入力単出力 (SISO) の非線形ブラックボックスモデルを同定する方法を説明します。

スクリプトを開く

Create Black-Box Models of a Robotic Arm System Using Neural Networks

Use neural networks as the nonlinear function when you model nonlinear ARX and Hammerstein-Wiener models. It compares the nonlinear systems estimated using different types of neural networks, activation functions, and number of layers.

ライブスクリプトを開く

非線形リグレッサーおよびカスタムリグレッサーを含む非線形 ARX モデルの作成

この例では、SISO および MIMO の非線形 ARX (IDNLARX) モデルでカスタムのリグレッサーを使用する方法を説明します。

ライブスクリプトを開く

Machine-Learning-Based Identification of Two-Tank System

Identify a black-box dynamic model of a nonlinear two-tank system using machine learning.

ライブスクリプトを開く

Machine-Learning-Based Identification of Nonlinear Magneto-Rheological Fluid Damper

Estimate a black-box dynamic model of a nonlinear magneto-rheological (MR) fluid damper using machine learning.

ライブスクリプトを開く

Surrogate Modeling Using Gaussian Process-Based NLARX Model

In this example, you replace a hydraulic cavitation cycle model in Simulink with a surrogate nonlinear ARX (NLARX) model to facilitate faster simulation.

ライブスクリプトを開く

Piezoelectric Actuator Model Identification Using Machine Learning

Identify a piezoelectric actuator nonlinear model using machine-learning-based techniques that include support vector machines and Gaussian process functions.

ライブスクリプトを開く

Nonlinear ARX Model of SI Engine Torque Dynamics

Describes modeling the nonlinear torque dynamics of a spark-ignition (SI) engine as a nonlinear ARX model. The identified model can be used for hardware-in-the-loop (HIL) testing, powertrain control, diagnostic, and training algorithm design. For example, you can use the model for aftertreatment control and diagnostics algorithm development. For more information on nonlinear ARX models, see Nonlinear ARX Models.

ライブスクリプトを開く