Устройство для идентификации объекта управления Советский патент 1983 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автомати-- ческому управлению и может быть применено в самонастраивающихся системах управления, а также в системах автоматической обработки информации и идентификации.

Известно устройство, содержащее настраиваемую модель объекта и представляющее собой систему функциональных базисных преобразователей, реализующих базисные операторы, линейной комбинацией которых аппроксимируется оператор идентифицируемого объекта. Выход функциональных преобразователей через умножители, на втором выходе которых формируются весовые коэффициенты линейной комбинации, связаны с входом сумматора, на выходе которого формируется выход модели. Функциональные базисные преобразователи выбираются на основе априорной информации о структуре и могут осуществлять любые физические реализуемые преобразования наблюдаемых входных и выходных процессов объекта. Недостатком этого устройства является низкая точность оценки параметров модели и низкое быстродействие при большом.числе оцениваемых параметров

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоканальное устройство для идентификации объекта управления. Устройство содержит п каналов, кгчждый из которых содержит функциональный преобразователь,, а каждый канал, начиная со второго, содержит сумматор с 1 входами и. выходом,, являюшимся выходом канала., i-1 умножителей, выход ка)кдого из которых,, начиная от первого до (i-1)-го Сдлинен с соответственно от второг до i - го входа1ми сумматора, а первые входы каждого из них соединены с выходами соответственно от первого до () каналов, причем первый вход умножителя второго канала является входом первого канала, ,(1-1) цепей настройки,, выход каждой из которых соединен с вторым входом одного из (1-1) умножителей, а первый и второй Бхо,ды ципи ; зстройки соединены соответственно с первым входом связанного с ней умножителя и с выходо сумматора. Функциональные связи рассматриваются без учета функциональных узлов, служащих для формирования нормирующего множителя, так как процесс нормирования.выходных сигналов сумматоров каждого канала не влияет на точность устройств идентификации 1,2 .

Конечной целью идентификации является определение параметров , характеризующих объект исследования Однако известное устройство позволяет определить параметры , формиру eivbae на выходах соответствующих цепей настройки, по которым могут быть легко подсчитаны параметры Ц- по реккурентным соотношениям:

n--t и,и--1

(,n-a -H-l H,n-2 ц-2.,У1-г-и-а У1-1,у1-г и--1 и,и-ъ

(i;

С--с„ .,

1 2,,

Известное устройство обладает едостаточно высокой точностью опрееления параметров .Пониженная очность обуславливается тем, что араметры Ci определяются не из устойства (модели) непосредственно,. а расчетным путем по формулам (1) то предполагает идеализацию операций суммирования и умножения, производимых над промежуточными параетрами , получаемыми непосредственно из модели. Значения получаемых параметров будут отличаться от тех их реальных значений, как еси бы эти операции проводились на реальных сумматорах и умножителях неггосредственно в модели. Иначе говоя, параметры С , рассчитанные по формулам (1), не определяют истинного состояния модели после настройки. Причем ошибки .в определении С будут тем больше, чем значительнее отклоняются характеристики указанных устройств от идеальных. Таким образом, недостатком известного устройства является также жесткая зависимость точности определения параметров С .J от точностных характеристик цепей, участвующих в настройке этих параметров.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены два коммутатора, блок управления и источник эталонного напряжения, выходом соединенный с .входом первого коммутатора, причем первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами первого и второго коммутаторов, выходы функциональных преобразователей от второго до п-го каналов соединены через соответствующие нормально замкнутые контакты второго коммутатора с первыми входами сумматоров соответственно от второго до п-го каналов, а выход функционального преобразователя первого канала соединен через соответствующие нормально замкнутые контакты второго ком утатора с первым входом умножителя второго канала, а нормально разомкнутые контакты второго ком «гутатора от первого до (ii-1)--го канала соединены с соответствующими выходами первого коммутатора. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства (многоканального); на фиг. 2 - блок-схема четырекканально устройства для идентификации обьекта управления. Устройство содержит п каналов, каждый ИЗ которых содержит .функциональный преобразователь 1|, а каждый i-ый канал, начиная со второго, содержит ко -1мутатор 2, (i-1) умножитель З--,, сумматор 4 с i-входами и выходом, который является выходом i-ro канала, .(i-1) цепь настройки 5,-; , коммутатор 6, источник 7 эталон ного напряжения и блок 8 управлени Выход функционального преобразователя 1 первого канала соединен через соответствующие нормально замкнутые контакты коммутатора 2с первым входом умножителя 3 второго канала. Вы ходы функциональных преобразователей I:JOT второго до п-го Каналов соедине ны через соответствующие -нормально замкнутые контакты коммутатора 2 с первыми входами сумматоров 4. соответственно от второго до п-го каналов. Нормально разомкнутые контакты коммутатора 2 от первого до (п-1) каналов объединены с соответствующими выходами ког мутатора 6, вход которого соединен с источником 7 эталонного напряжения. Вы ход каждого из (i-1) умножителей, начиная от первого до (i-l)-ro соединен от второго до i-ro входами сумматора, а первые входа каждого из них соединены с выходами соответственно от первого до (i-1)-го ка налов. Выход каждой из (i-1) цепи настройки 5|j соединен с вторым вхо-, дом одного из () умножителей-3 - f а первый и второй входы цепи настройкй соединены соответственно с пер вым входом связанного с. ней умножителя и с выходом сумматора. Первый и второй выходы блока 8 управления соединены соответственно с управляющим входом коммутатора б и коммутато ра 2. Устройство работает следующим образом, Функциональные преобразователи 1 преобразуют наблюдаемые- объекты Х, Xrtf...fX , образуя на своих выходах систему линейно независимыхсиг,налов, в общем случае неортогональ|ных. Далее выходные сигналы функциональных преобразователей , проходя через соответствующие нормально замк нутые контакты коммутатора 2, подвер гаются последовательной ортогоналиэации путем настройки коэффициентов , формируемых на выходах цепей настройки 5.. На выходе сумгиатора 4/ второго канала формируется сигнал fj в виде линейной комбинации выхода функционального преобразователя 1 первого канала с выходом функционального преобразователя 1 второго канала. Весовой коэффициент Cg, с которым сигналр входит в ( помощью цепи настройки /i , устанавливается таким, что средний квадрат сигнала С,2 на выходе сумматора становится ми нимальным. При этом сигналы(и 412.X3новятся взаимно ортогональными. Затем на выходе сумматора 4 третьего канала формируется линейная крмбинация выходов f и (соответственно первого и второго каналов с выходом функционального преобразователя 1$ третьего канала. Весовые коэффициек ты Сз;-(И Сз,зтой линейной комбинации устанавливаются с помощью ; пей настройки 5 и S такими, чтЬбы средний квадрат сигнал а fj на сумматора 4 установился минимальным. При этом сигнал 3 становится ортогональным сигналам ф. Сигналы f во всех последующих каналах формнр--, руются аналогичным образом, как линейные комбинации сигналов Ф, (flj./ 4 ...,4)- и выхода соответствующего функционального преобразователя , После окончания процесса настройки .производится отсчет параметров С, . Процедура отсчета каждого-из параметров состоит в отключении коммутатором 2.выходов всех.функциональных преобразователей .1 иподключении с помощью коммутатора б, вместо выхода i-ro фун{ ционального преобразователя, источника 7 эталонного напряжения и измерении значения на выходе сумматора 4 п-го канала. Процедуру отсчета параметров С поясним на примере четырехканального устройства, блок-схема которого представлена на фиг. 2. Для отсчета параметров . Су сначала на управляющий вход коммутатора 2 подается управляющее напряжение блока 8 управления. В результате первый вход умножителя 3 второго канала и первые входы с сумматоров 4 второго и третьего каНсшов отключаются от выходов соответствующих функциональных преобразователей 1 и подключаются соответственно к нормально разомкнутым контактам 1, К, К-, коммутатора б. При поступлении ,с выхода блока 8 управления на управляющий вход коммутатора 6, последовательно замыкеиотся контакты К, ,К2,,Кз на время, необходимое для отсчета одного параметра. При замыкании контакта К коммутатора б источник 7 эталонного напряжения подключается через конакт К коммутатора 2 к первому вхоу умножителя Sj-tr второго канала. ри этом эталонное напряжение, -проодя через умножители Зг, ,3з,1, 3,2,

3,,3, и сумматоры 4 второго, треei o и четвертого каналов, формирует на выходе сумматора 4 четвертого . канала параметр

S ,+СмС4,5+.С,,У который измеряется, например цифровым вольтметром. Аналогично на выходе сумматора четвертого канала формируется эначен 1е параметра C,j C3,,,npH замыкании контакта.Кй, коммутатора 6 и параметра С СхгПри замыкании контакта К При этом источник 7 эталонного напряжения подключается к первому входу сумматора 4 соответственно второго и третьего каналов.

Таким образом, вычисление параметров С, в соответствии с формулам

(1) в предлагаемом устройстве реализуется на тех же элементах (умножителях и сумматорах), на которых осушествляется настройка вспомогательных параметров С .Это приводит к автоматический компенсации погрешностёй связанных с отклонениями характеристик умножителей и сумматоров от идеальных, в значениях С , и позволяет использовать в качестве последних значительно более низкоточные и, следовательно, дешевые устройства. Предлагаемое устройство .позволяет повысить точность идентификации объекта по сравнению с изизвестным и производить отсчет: параметров объекта . непосредственно на выходе устройства.

Xj fjfff ff/r

//:

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ, содержащее П каналов, каждый из которых содержит функциональный преобразователь, а каждый i-ый канал, начиная со второго, содержит cyNaiaTop с i -входами и выходом, являющимся выходом i-го канала, i-1 умножителей, выход каждого из которых, начиная от- первого до (i -1) -го, соединен с соответственно от второго до i -го входами сумматора, а первые входы каждого из них соединены с выходами соответственно от первого до (i-l)го каналов причем первый вход умно жителя второго канала является йходом Первого канала,1-1 цепей настройки, выход каж,цой из которых соединен с вторым входом одного из .. 1-1 умножителей, а первый и второй входы цепи настройки соединены соответственно с первым входом связанного с ней умножителя и с выходом сумматора, отличающ-ееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два коммутатора блок управления и источник эталонного напряжения, выходом соединенный с Bko дом первого коммутатора, причем первый и второй выходы блока управления соединены с управляющими входами соответственно первого и второго комму тат.оров, выходы функциональных преобразователей от второго до VI-го ка налов соединены через соответствующие нормально замкнутые контакты второго коммутатора с первыми входами сумматоров соответственно от второго до И-го каналов, а выход функ-. ционального преобразователя первого Канала соединен через соответствующие нормально замкнутые-кон акты второго коммутатора с первым входом умножителя втррого канала, и нормально разомкнутые контакты второго коммутатора от первого до (.и-1)го канала боединены с соответ.ствуюшнми выходами первого коммутатора. Gb

3 jTffffa/i

Л-:

:./Гг

r

/

4fl

Xf ffffff r

.

s