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

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при экспериментапь{1ых исспедованиях систем автоматического управления. Известно устройство цля идентификаци объекта, содержащее последовательно соединенные первый блок множитепей, блок интеграторов, второй блок множителей, первый сумматор, второй сумматор и блок деления, выход которого соединен с первыми входами первого блока множителей, вторые входы которого через последовательно соединенные блок квадратов и третий сумма торсоединены с вторым вхо дом блока деления, а выхоц: объекта иде тификации соединен с вторым входом второго сумматора ij . Недостаток данного устройства состои в том, что при быстром изменении коэ(| фштаентов объекта идентификации-устройст во работать не может. Это связано в первую очередь с тем, что подстройка коэффициентов модели объекта к коэффициентам радиального объекта осуществляется с использованием простого градиентпого метода, который плохо работает при быстром изменении коэффициентов объекта. Наиболее близким к предлагаемому яв ляется устройство, содержащее .модель объекта, вход которой соединен с входом объекта и входом счетчика, П выходов которого соединено с соответствующими входами П блоков умножения и блока формирования матрицы корреляционных функ;ций входного сигнала. Выходы блока формирования матрицы входного сигнала, соединены с входами блока обращения матрицы корреляционных функций входного сигнала, выход которого соединенс одними входами генератора импульсов и (П +1)-го блока умножения, второй вход которого соединен.с выходом первого регистра, И входов которого соединены с и выходами И блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходом объекта. Выход ( П +1 )-го блока умножения соединен с входом второго регистра, И выходов которого соединены с И пере менными коэффициентами модели. Выход генератора импульсов связан с управляк щими входами блока обращения, первого регистра и через линию задержки с входом второго регистра 2. Недостатком известного устройства является больщое число операций по вычислению оптимальной весовой функции реального объекта (формирование коррепяционной матрицы входного сигнала, обращение этой матрицы), а следовательно, большое время, затрачиваемое на полу- -чение весового вектора. Кроме того, устройство не может работать, если матрица корреляционных функций входного сигнала вырождена. Эта ситуация возникает в том случае, когда на вход устройства поступают единичные реализации сттучай- , ных процессов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство Д71Я идентификации, содержащее генератор импульсов,- линию задержки, счетчик, П выходов которого соединены с первыми входами первой группы h блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходом объекта идентификации, выходы первой группы из П блоков умножения соединены с входами первого регистра,, соединенного выхо дом о первым входом (П +1)-го блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго регистра, выход генератора импульсов соединен через линию задержки с вторым входом второго регистра, дополнительно содержит вторую группу h блоков умножения, П квадраторов, первый и второй накапливающие . сумматоры, блок деления, первые входы И блоков умножения и входы квадраторов соединены с выходом счетчика, выходы, квадраторов соединены с входами первого накапливающего сумматора, выход которого через блок деления соединен с вторым входом (п+1)-го блока умножения и с входом генератора импульсов, соединенного выходом с входом первого регист ра, выход второго регистра подключен к вторым входам второй группы Y блоков умножения, соединенных выходами с входами второго накапливающего сумматора, выход которого явтшется выходом модели. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для идентификации содер- . жит счетчик 1, вход которого соединен с входом объекта идентификации, а ti выходов - с входами первой группы И . блоков 2 умножения, второй группы П блоков 3 умножения квадраторов 4. Вторые входы первой группы П блоков 2 умножения соединены с выходом объекта, а выходы с соответствующими входами первого регистра 5. Выход первого регистра 5 соединен с первым входом (П+1)-го блока 6 умножения. Выходы а квадраторов 4 соединены с входами первого накаппивающего сумматора 7, выход которого через бпок 8 деления соединен с вторым входом (п +1)-го блока 6 умножения и входом генератора 9 импульсов. Выход {П +1 )-го блока 6 умножения соединен с входом второго регистра 10, Т1 выходов которого соеди нены с вторыми входами второй группы П блоков 3 умножения, выходы которы соединены с входами второго накапливающего сумматора 11. Выход генератора 9 галпульсов соединен с (Ц +1 )-м входом первого регистра 5 и через линию 12 задержки с вторым входом второго рбгис тра 10. Устройство работает следующим образом. Выборки входного сигнала в двоичном коде поступают на вход счетчика 1, где запоминается h таких выборок. Сигналы с И выходов счетчика 1 поступают на оба входа Ц квадраторов 4, первые вхогд nepBOji и второй групп И блоков 2 и 3 умножения. На вторые входы П блоков 2 умножения поступает выходной сигнал объ екта. В результате на выходах И блоков 2 умножения формируются компоненты вектора- стопбца Фчм ( 1 ) взаимно коррепя дионной функции входного и выходного сигналов объекта. Эти компоненты запоминаются в первом регистре 5. Сигналы с выходов И квадраторов 4 поступают на вход первого накапливающего сумматора 7, с выхода которого сигнал, про,21 X , - где порциональный величине 1 1 1 - память счетчика, поступает на блок 8 деления, на выходе которого формируется сигнал 1/.51 X; . Этот сигнал по- iri ступает на один вход ( И.+ 1)-го блока 6 умножения и вход генератора 9 импульсов, который запускается. Импульсы с выхода генератора 9 импульсов поступают на вход линии 12 задержки и вход первого регистра 5. Происходит последо|вательное вытеснение компонент вектора в (h+l)-й блок 6 умножения и J/ 1 умнбжение их на величину / Сигналы с выхода блока б умноже гая записываются последовательно во второй регистр 10, где вытесняют старые значения вектора весовых коэффициентов. Сигнал с выхода линии 12 задержки поступает на вход второго регистра 10 для считыва ния весовых коэффициентов. Эти значения поступают затем на вторые входы второй группы П блоков 3 умножения, с выходов которых сигналы поступают на входы накаппиваюшегх сумматора 11, на выходе которого формируется выходной сигнал подстраиваемой модели. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного. В известном устройстве для идентификации весовых коэффициентов объекта необходимо решать уравнение Винера-Хопфа. Это решение связано с необходимостью обращать матрицу корреляционных функций входного сигнала, которая в случае единичных экспериментов вырождена. Для того, чтобы обойти возникающую трудность, в предлагаемом устройстве реализован метод прямого решения уравнения ВинераХопфа с псевдообращением вырожденной . матрицы корреляционных функций входного сигнала. Уравнение Винера-Хопфа имеет вид. v.li)li)x,(j), Г где W ( j ) - вектор весовых функций объxч i)( корреляционных I функций вкодногосигнала; m ,-. i ,. . )IX(( -векторвзаимнокоррепяци онных функций входного и выходного сигналов объекта. Поскольку эксперименты единичны, матрица Фх vj ( 1 ) имеет следующий .вид )х (), (г где X ( i ) - входной сигнал объекта; Т - операция транспонирования. |Черточка иод прописной буквой обозначает вектор. В этом случае обратной матрицы для матрицы Фхх( j ) не существует. Поэтому предлагается искаг ь псевдообратную матрицу для матрицы л X ( j ) в виде . , (3) где t г - след матрицы tr4,,(jl.|x(j)( (+) - операция псевдообращения. Выражение (3) нетрудно проверить по формулам, характеризующим псевдообратные магриды. Подставттяя (3) в (1) и зная, что M(i1-l()(i1 И xsjlil-xGnfj),

v tpynHo получить выражение дпя вектора особых крэффвшюнтов

lO)xf(i)x(j)v(i) xUvvO)

1 )x(ivi

IxTilMJ m х,ш/1гФ,а1)Иа выражеввя (4;

выражеввя (4) ввпно, что oirapaitHH каХожаеша весовых ковффшхиевтов объекта в преапагаемом устройстве реатсзует , ся проще по среввенню с известным. Расчеты показывают, что на выпопненневсех операций по выражеввю (4) тратится времени в десять и бопее раз меньше, чем на одно только обращение матрицы коррепяшюнных фуякпий, например, по методу Гревипя, .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ, содержащее генератор импупьбов, пинию задерхоси, счетчик, Н выхрt|o0- которого соединевы с первыми в рдами первой rpynnbt п блоков умножения вторые входы которых соединены с аыxoa(vt объекта идентификации, выходы 11ервой группы вз П блоков умножения :соединены с входами первого регистре SIL. 1038924 А 1CSO ft;05 В 13/02- сбединеинрго выходом с первым входом (И+1)-го блока умножения, выход кото рого соединен с первым входом второго регистра, выход генератора икгаупьсов соединен через пинию задержки с вторым входом второго регистра, о т п и ч а ю вд ее с я тем, что, с цепью повышения быстродействия, в него введены вторая группа h блоков умнсменкя, ti квадраторов, первый и второй накапливаювдие с мматоры, блок деления, первые входы П блоков умножения и входы квадраторов соединены с выходом счетчика, выходы - квадраторов соединены с входами первого накапливающего сумматора, выход которого чере блок деления соединен с вторым ш входим (И41)-го блока умножения и с kn F входом генератора импульсов, соединенного выходс«4 с входом первого регистра, выход второго регистра подключен к вторым входам второй группы И бтгоков умноисеюйя, соединённых выходами с Bto дамй накапливающего сумматора, выход которого является выходом модели.