Устройство для статистической идентификации динамических объектов Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится к исследованию систем автоматического управления и может быть использовано для идентификации, контроля и диагностики динамических объектов.

Известно устройство для статистической идентификации динамических объектов, содержащее генератор случайного сигнала, соединенный с входом идентифицируемого объекта и блоком задержки, выход которого подключен к одному из входов блока умножения, выход последнего через блок осреднения соединен с блоком регистрации,, а. другой вход блока умножения подключен к выходу объекта 1.

Недостаток этого устройства состоит в сложности технической реализации блока задержки и необходимости вследствие внутренней статистической неопределенности случайного сигнала длительного времени осреднения для достижения заданной точности определения импульсной переходной функции объекта.

Известно устройство для статистической идентификации, в котором вместо генератора случайного сигнала используется генератор псевдослучайного сигнала, состоящий из генератора М-последовательности, содержащего п-разрядный регистр сдвига, схему суммирования по модулю два и генератор тактовых импульсов и формирующего фильтра 2.

10

Недостаток известного устройства состоит в сложности технической реализации блока задержки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для

15 статистической идентификащ4и динамических объектов, содержащее генератор псевдослучайного сигнала, состоящий из двух дисков, на которых записаны двоичные сигналы, двух датчиков съема сигнала с диска и .

20 схемы суммирования по модулю два, входы которой подключены к датчикам съема сигналов, а выход, являющийся выходом генератора, подключен к входу идентифицируемого объекта, блок формирования запаздывающего сигнала, содержащий два датчика съема сигнала, связанных с дисками генератора, схему суммирования по модулю два, входы которой подключены к датчикам, а выход, являющийся выходом блока формирования запаздывающего сигнала, соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу идентифицируемого объекта, а выход через блок осреднения связан с блоком регистрации. Диски вращаются с угловыми скоростями, относящимися как 99/100. Генератор псевдослучайного сигнала формирует сигнал, имеющий период

f 100Т2 99Т,

где TI - больший период вращения диска; Т2 - меньший период вращения диска. Величина запаздьшания сигнала, снимаемого с блока форми ювания запаздывающего сигнала, определяется взаимным положением датчиков генератора и блока формирования запаздывающего сигнала 3J.

Недостатком этого устройства является низ кая надежность, обусловленная наличием вращающихся элементов

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первый формирующий фильтр, последовательно соединенные блок умножения, подключенный первым входом к выходу объекта идентификации, блок осреднения, блок регист рации, последовательно соеданенные первую схему суммирования по модулю два, первый сдвиговый регистр, подключенный первым выходом к первому входу первой схемы суммирования по модулю два, вторым выходом к второму входу первой схемы суммирования по модулю два и через первый формирующий фильтр к входу объекта идентификации, тактовыми входами к первому выходу генератора тактовых импульсов, установленными входами к первому выходу блока установкн начального состояния, дополнительно содержит блок установки начального состояния, последовательно соединенные вторую схему суммирования по модулю два, второй сдвиговый регистр, подключенный тактовыми входами к второму выходу генератора тактовых импульсов, второй формирующий фильтр, подключенный выходом к второму входу блока умножения, первый и второй выхош второго сдвигового регистра соединены соответственно с первым и вторым выходами второй схемы суммирования по модулю два, второй выход блока установки начального состояния подключен к установочным входам второго сдвигового регистра.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для статистической идентификации динамических объектов содержит блок 1 формирования запаздывающего сигнала, первый генератор 2 псевдослучайного сигнала, сдвиговые регистры 3, схемы 4 суммирования по модулю два, генератор 5 тактовых импульсов, формирующие фильтры 6, клемму 7 входа объекта идентификации, блок 8 умножения, клемму 9 выхода объекта идентификации, блок 10 осреднения, блок II регистрации, второй генератор 12 псевдослзчайного сигнала, блок 13 установки начального состояния.

Частота запускающих импульсов на втором выходе генератора 5 может как совпадать с частотой запускающих импульсов на первом выходе (первый режим работы устройства), так и отличаться от нее (второй режим работы устройства).

Формирование запаздьшающего сигнала достигается использованием свойства периодичности М-последовательности. Обозначим А (Vj и ), где , ..., п - состояние j -го разряда первого и второго генератора соответственно перед поступлением на сдвиговый регистр -) -го запускающего импульса.

Тогда, если иметь в виду принцип действия генератора М-последовательности, справедливы следующие соотношения:

ACl,j)-A(i-,j-()()

AO,-()-A(-(--f,и}©AC -,K),.

При выполнении условия ,j)--A2(Ni-,j),(,...,H, (1)

т.е. когда начальное состояние сдвигового регистра генератора 2 такое же, как состояние сдвигового регистра генератора 12 после прихода N импульсов от генератора тактовых импульсов, можно доказать, что состояние сдвигового регистра генератора 2 перед приходом t- го импульса такое же, как и состояние сдвигового регистра генератора 12 перед приходом ( N + 1 )-го импульса.

Обозначим сигнал на выходе первого и второго генератора HI (t) и И () соответственно. Если тактовые импульсы с частотой fo одновременно поданы на регистры сдвига обоих генераторов, причем перед их поступлением состояния регистров определяются соотношением (2), то сигнал на выходе второго генератора Mj (t) равен сигналу на выходе первого генератора в момент времени (t -Т), т.е.

U2((i-r),(e) где 5 Величина запаздывания Т N/fо, при фиксированной частоте импульсов (первый режим работы устройства), определяется начальными состоянимн регистров сдвига и для ее изменения необходимо изменить величину (), где Е - целая часть числа. Возможно плавное изменение величины запаз дывания сигнала с течением времени. При этом -первоначальное состояние сдвиговых ре гистров обоих генераторов одинаково, а частота fi запускающих импульсов на первом выходе генератора 5 несколько вьпле Частоты f2 запускающих импульсов на его втором выходе. В этом случае величина запаздьшания с течением времени линейно возрастаетг г, - . причем скорость возрастания запаздьшания определяется соотношением частот TI и fa. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы на установочные входы генератора 2 и 12 с блока установки начального состояния поступает сигнал, устанавливающий сдвиговые регистры генераторов в состояния, соответствующие требу мой величине запаздьшания. Вычисление вели чины импульсной переходной функции идентифицируемого объекта ( (т;) начинается с момента постуш1еяия тактовых импульсов на сдвиговые регистры. Сигнал Mi(t), воздействующий на вход идешифицируемого объе та, поступает от генератора 2 псевдослучайного сигнала на клемму 7. Сигнал v(-t) с выхода идентифицируемого объекта, подключенного к клемме 9, поступает на первый вход блока 8 умножения. На второй вход блока 8 умножения подается сигнал U iC-Dc выхода генератора 12. Блок 8 умножения формирует сигнал, равный произведению сигналов И2 (t) y(t) И (t-Тй) y(t), который поступает на блок 10 осреднения. Блок 11 регистрации фиксирует результат осреднения. Показанием блока регистрации будет (E:)M UA4-r)V(t)j, (4) где М - оператор осреднения. Если псевдослучайный сигнал MI (t) имеет равномерный спектр в полосе частот, превышающий полосу пропускания объекта, то импульсная переходная функция объекта определена согласно выражению (4). 316 Таким образом, введение второго генератора псевдослуча1шого сигнала позволяет повысить надежность и упростить техническую реализацию и настройку устройства идентифиФормула изобретения Устройство для статистической идентификации динамических объектов, содержащее генератор тактовых импульсов, первый формирующий фильтр, последовательно соединенные блок умножения, подключенный первым входом к выходу объекта идентификации, блок осреднения, блок регистрации, последовательно соединенные первую схему суммирования по модулю два, первый сдвиговый регистр, подключенный первым выходом к первому входу первой схемы суммирования по модулю два, вторым выходом к второму входу первой схемы суммирования по модулю два и через первый формирующий фильтр к входу объекта идентификации, тактовыми входами к первому выходу генёратора тактовых импульсов, установочными входами к первому выходу блока установки начального состояния, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит блок установки начального состояния, последовательно соединенные вторую схему суммирования по модулю два, второй сдвиговой регистр, подключенный тактовыми входами к второму выходу генератора тактовых импульсов, второй формирующий фильтр, подключенный выходом к второму входу блока умножения, первый и второй выходы второго сдвигового регистра соединены соответственно с первым и вторым выходами второй схемы суммирования по модулю два, второй выход блока установки начального состояния подключен к установочным входам второго сдвигового регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Дейч А. М. Методы идентификации динамических объектов. М., Энергия, 1979, с. 90. 2.Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М., Мир,1975, с. 498. 3.Дейч А. М. Методы идентификации динамических объектов. М., Энергия, 1979, с. 90, рис. 418 (прототип).