iddata
時間領域または周波数領域のシステム同定用の入出力データとそのプロパティ
説明
iddata オブジェクトは、同定するシステムの入出力測定データをカプセル化するために使用します。システム同定関数では、これらの測定値をモデルの推定に使用します。モデル検証関数では、シミュレーションの入力として入力測定値を使用し、推定されたモデルの応答が元のデータにどの程度適合するかを比較するのに出力測定値を使用します。
iddata オブジェクトには、測定値の単一のセットを含めることも、複数のセットを含めることもできます。それぞれのデータのセットが "実験" に対応します。オブジェクトには次の特性があり、オブジェクトのプロパティでエンコードされます。
データは周波数領域または時間領域のいずれかで表されます。オブジェクトはそれぞれの領域に相互に変換できます。
時間領域のデータは、等間隔サンプルでも非等間隔サンプルでもかまいません。ただし、
iddataオブジェクトを推定に使用するには、データは等間隔サンプルでなければならず、各実験の入力データと出力データが同じ時点で記録されている必要があります。データのプロパティとして、サンプル時間、開始時間、時間点、周波数サンプル点、サンプル間動作などを指定できます。
データ成分、実験、およびオブジェクト全体を区別するための注釈として、ラベルやコメントを指定できます。
オブジェクトのプロパティにアクセスするには、ドット表記を使用します。たとえば、コマンド sys = iddata(ym,um,Tsamp) で iddata オブジェクトを作成するとします。ym は測定出力データ、um は測定入力データ、Tsamp はサンプル時間です。iddata は、これらの変数を InputData、OutputData、および Ts の各プロパティに格納します。データを表示または変更するには、sys.InputData、sys.OutputData、および sys.Ts を使用します。ドット表記を使用したプロパティの表示と変更の例については、プロパティの表示と変更を参照してください。
作成
構文
説明
時間領域データの使用
data = iddata(y,u,Ts)y と入力信号 u を含む iddata オブジェクトを作成します。Ts は実験データのサンプル時間を指定します。
iddata を使用して、y と u を cell 配列として指定すると、複数実験の iddata オブジェクトを作成できます。あるいは、単一実験の iddata オブジェクトを作成し、それらのオブジェクトを merge (iddata) を使用して 1 つの複数実験の iddata オブジェクトに結合できます。複数実験の iddata オブジェクトの詳細については、Create Multiexperiment Data at the Command Lineを参照してください。
周波数領域データの使用
追加のプロパティの構成
data = iddata(___,Name,Value)Name,Value は、前述の構文における任意の入力引数の組み合わせの後に指定します。
入力引数
プロパティ
オブジェクト関数
一般に、システム同定データに適用できるすべての関数は iddata オブジェクトに適用できます。これらの関数は 3 つの一般的なタイプに分類されます。
iddataオブジェクトに対して操作を行い、結果のオブジェクトを返す関数を使用して、iddataオブジェクトを操作および処理できます。既存の
iddataオブジェクトを時間領域と周波数領域の間で変換するには、fftおよびifftを使用します。以下に例を示します。datafd = fft(Data); datatd = ifft(Dataf);
複数の実験を含む単一の
iddataオブジェクトにiddataオブジェクトをマージするには、merge (iddata)を使用します。複数実験のiddataオブジェクトから実験を抽出するには、getexpを使用します。以下に例を示します。data123 = merge(data1,data2,data3); data2 = getexp(data123,2);
より詳細な例については、特定のデータ セグメントの抽出とモデル化を参照してください。
iddataオブジェクトのデータをフィルター処理したり不良なデータを削除したりするには、detrendやidfiltなどの前処理関数を使用します。以下に例を示します。data_d = detrend(data); data_f = idfilt(data,filter);
iddataオブジェクトに対して解析的な処理を実行し、プロットを作成したり特定のパラメーターや値を返したりする関数を使用して、データを解析し、推定に使用する入力を判断できます。iddataオブジェクトのデータを使用してモデルを推定、シミュレート、検証する関数を使用して、動的モデルを作成し、モデルの応答が検証データにどの程度一致するかを評価できます。以下のリストには、
iddataオブジェクトで使用できる関数の代表的なサブセットが含まれています。
例
単入力/単出力 (SISO) 時間領域データを使用して iddata オブジェクトを作成します。入力と出力はそれぞれ 1000 サンプルで、サンプル時間は 0.08 秒です。
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
最初で唯一の出力チャネルに対して既定のチャネル名 'y1' が割り当てられます。出力信号に複数のチャネルが含まれる場合は、'y1','y2',...,'yn' のように既定の名前が割り当てられます。同様に、最初で唯一の入力チャネルに対して既定のチャネル名 'u1' が割り当てられます。チャネルの命名の詳細については、Naming, Adding, and Removing Data Channelsを参照してください。
データをプロットします。
idplot(data)
隣接するプロットに出力データと入力データが表示されます。
時系列データから iddata オブジェクトを作成します。時系列データには入力チャネルはありません。
データ セットの出力チャネルを読み込み、サンプル時間 0.08 秒の iddata オブジェクトを作成します。
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
データをプロットします。
idplot(data)
時系列モデルの推定に data を使用できます。
timetable データ tt7 を読み込み、最初の 4 行を表示します。
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 には 2 つの入力があり、その変数名は u1 および u2 です。また 1 つの出力があり、その変数名は y です。tt7 を iddata オブジェクトに変換します。
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 はサンプル時間を保持し、変数名を OutputName プロパティおよび InputName プロパティに保存します。
複素数値の周波数領域の入出力データから iddata オブジェクトを作成して調査します。オブジェクトを時間領域に変換します。
入出力データは、時間領域の入出力信号のフーリエ変換の形式で表現されることがあります。このデータを周波数領域の iddata オブジェクトにカプセル化できます。
データを読み込みます。このデータは、複素数値の入出力周波数領域データ U と Y、周波数ベクトル W、およびサンプル時間 Ts で構成されます。
load demofr1 U Y W Ts
周波数領域の iddata オブジェクト data_fr を作成します。
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
プロパティを調べます。周波数領域の iddata オブジェクトには、周波数ベクトルの Frequency や周波数単位の FrequencyUnit など、周波数に固有のプロパティが含まれています。一方、時間領域の iddata オブジェクトには、時間領域データの Tstart や SamplingInstants など、時間に固有のプロパティが含まれています。
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: []
周波数のプロパティの内容を変数 F に代入します。
F = data_fr.Frequency;
データの周波数単位を取得します。サンプル時間の単位は TimeUnit プロパティで設定されます。
frequ = data_fr.FrequencyUnit
frequ = 'rad/TimeUnit'
timeu = data_fr.TimeUnit
timeu = 'seconds'
逆フーリエ変換関数 ifft を使用して data_fr を変換し、時間領域に戻します。
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: []
iddata オブジェクトのプロパティを表示します。オブジェクトの作成時と作成後にプロパティを変更します。
入出力データを読み込みます。
load dryer2_data input output
iddata オブジェクトを作成します。
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
iddata オブジェクトのすべてのプロパティを表示します。
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: []
iddata オブジェクトの作成時に、名前と値のペアの引数を使用してプロパティを指定できます。実験の名前を既定の設定から Dryer2 に変更して、同じデータ セットから iddata オブジェクトを作成します。
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
既存の iddata オブジェクトに対するプロパティの値を変更するには、ドット表記を使用します。サンプル時間のプロパティ Ts を 0.05 秒に変更します。
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
プロパティの名前では大文字と小文字は区別されません。また、最初の数文字でプロパティが一意に識別されれば、完全なプロパティの名前を入力する必要はありません。
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
出力の値にアクセスする際は data.y を data.OutputData の短縮形として、入力の値にアクセスする際は data.u を data.InputData の短縮形として使用できます。
y_data = data.y; u_data = data.u;
