Система идентификации параметров объекта Советский патент 1988 года по МПК G05B13/02 

со

СП

СО

Изобретение относится к области систем .автоматического управления, а именно к адапт ивным системам управления.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы идентификации, заключающееся в рас ширении области изменения входных и выходных сигналов объекта, в кото- рой обеспечивается требуемая точность решения задачи идентификации.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемой системы идентификации,

Система содержит объект идентификации 1; модель объекта идентификации 2, устройство вычитания 3, первый блок модуля 4, блок ключей 5, электронные ключи, первый блок 6 реализа- ции алгоритмов идентификации мик- роЭВМ, второй блок 7 реализации алгоритмов идентификации, коммутатор 8, блок памяти 9, реле времени 10, втот рой 11 и третий 12 блоки модуля; сумматор 13, компаратор 14

Система работает следующим образом.

Структура объекта идентификации 1 задана в виде

X АХ + Ви,(1 ).

где X (Х,, Xj,,...,X) - вектор фазовых координат;

и (и, ,и,о.о ,и) г. вектор управления;

X (Х, ,Х,..о Дп) - вектор фазовых SCKO- ростей; А, В - матрицы

параметров

объекта, в которых неизвестны, к примеру, только последние строки

Пусть

об ,,, о.,)

|Ь .(Р,5|Зг.....Ре)

где oi, PI - неизвестные строки матриц А и В соответственнОо

Сигналы Xj и Х являются для объекта выходными.

Процесс оценивания параметров разделен в системе по двум каналам.

Первый блок реализации алгоритмов идентификации 6 образует канал оперативной идентификации и вырабатьтает оценки параметров объекта по ограни

5

0 5

0

5

Q

5

0

5

J

ченной выборке его входных и выходных сигналов. Второй блок реализации алгоритмов идентификации 7 представляет собой канал долговременной идентификации и оперирует выборками входных и выходных сигналов объекта большего объема

Б каяодом канале могут использоваться различные алгоритмы параметрической идентификации - поисковые и беспоисковые о Рассмотрим работу системы в случае, когда оба канала реализуют метод наименьших квадратов,

Согласно методу оценки параметров объекта в виде расширенного вектора

е/ДЛ ,

K.oijjo.. ,6in,fb,,/J,... ,е являются решением системы линейных алгебраических уравнений, которая в векторно-матричной форме записьшает- ся в виде

СР г,(2)

)(п4е) П1-В где Рек, и reR - матрица

и вектор, вычисленные на основании S измерений входных и выходньк сигналов объекта в моменты времени t; (J 1,S).

р |:z((ti) .

.г X((t; ) , (3) j

Z (X, ,X2 , о о о ,X ,U, jU,,,,Ug } .

Вне зависимости от способа, получения оценок параметров и объема выборок задачи идентификации будет иметь неединственное решение, если процессы на входе - .выходе обтЬекта недостаточно информативны

Общее решение линейного уравнения (2) можно получить из решения экст-- ремальной задачи

||С - . (4)

на уравнении связи (2)„ Это решение имеет вид

С гР + СО(Е - ), (5)

где + - символ псевдообращения;

Е - единичная матрица;

Ср - вектор опорных значений

оценок параметров (вектор притяжения)о

Расчетные формулы (З), (5) программно реализуются в микроЭВМ каналов оперативной и долговременной идентификации Массивы Р формируются по выборкам, состоящим из S последних введенных в микроЭВМ резуль3.1413597

татов измерений входных и выходньЬ

сигналов объекта Для канала долго- временной идентификации параметров S значительно (в 2,10 раз) больше, чем для канала оперативной идентификации.

В качестве исходного вектора при- TH feHHH используются априорные оценки параметров объекта, вводимые в память микроэвм до начала работы системы идентификации. При отсутствии априорной информации исходный вектор притяжения может быть принят нулевым

8процессе работы системы опорные оценки корректируются следующим образом. В канале оперативной иденти фикации (блок 6) в качестве опорных

значений оценок параметров используются текущие оценки, вырабатываемые каналом долговременной идентификации (блок 7Jо В канале долговременной идентификации в качестве опорных используются находящиеся в блоке памяти 9 оценки параметров, уже вьфа- ботанные системой идентификации,Оценки параметров вносятся в блок памяти

9с выходов блоков 6 или 7 в зависимости от положения ключей коммутатора 8„

Уравнение модели о бъекта иденти- 2 имеет вид

X,

ai, X, + oCjXg +

-ы„Х„ +

(6)

+,и, + .и + 00. + |ig Uf ,

где Xf,- - выходной сигнал модели

(оценка фазовой скорости Х„)оI

Устройство вычитания 3 формирует разность поступающих на его входы сигналов фазовой скорости Х объекта вдентификации 1 и ее оценки л„, вьфа- батьтаемой моделью 2 Устройство выделения абсолютной величины 4 формирует модуль этой разности

Г

- V V - I П П I

Этот сигнал поступает rfa вход компаратора 14„ На другой его вход пос-. тупает формируемый сумматором 13 сигнал пропорциональный взвешенной сумме модулей входных сигналов объекта 1 и его фазовых координат

;.OP.Z:KU. 1и;1 -bllK Х;| .

г 1Г(

где Кц. , К. - постоянные коэффи-. диентыо

Сигналы

и )Х;{ формируются

,

|

25

I

блоками модуля 11 и 12 по поступающим на их входы входным сигналам объекта и фазовым координатам объек- та X;.

Для объекта 1, в частности, имеем простое выражение

,Q Ц KJ XI + KjUl,

Выходной сигнал компаратора 14 поступает на управляющие входы блока ключей 5, коммутатора 8 и реле времени 10о Указанный сигнал зависит J5 от вЬтолнения неравенства.

Ьор (7)

Если оНо выполняется, то ключи блока 5 замкнуты и пропускают на входы блоков 6 и 7 выборки входных

20 и выходных сигналов объекта, эти выборки вводятся аналого-цифровыми преобразователями в микроЭВМ, входы блока памяти 9 через коммутатор 8 соединены с выходом блока 6, ключи реле времени 10 разомкнуты,

В этом случае в модель 2 вводят- ся оценки, вырабатьшаемые каналом оперативной идентификации, а оценки, вырабатьшаемые каналом оперативной

30 идентификации, каналом долговременной идентификации, используются только в качестве опорных в первом канале о

Каковы бы ни были условия иденти35 фикации, в том числе и при вырожденности задачи, оперативные оценки параметров, вырабатьшаемые блоком 6, минимизируют невязку . Использование в блоке 6-оценок, вырабатьшаемых

40 каналом долговременной идентификации, в качестве опорных повьшает точность оперативных оценоко

Величина невязки становится меньше пороговой величины пор t

45 компаратор J4 вырабатывает сигнал, приводящий к пере слюченин) блока 5 и коммутатора 8,

Входы, блоков 6 и 7 отключаются при этом от входа и выхода объекта

идентификации 1, после чего перестают вырабатываться новые оценки параметров в этих блокахо Ключи коммутатора переключаются в положение, при котором входы блока памяти 9 подклю55 чены к выходам второго блока реализации алгоритмов идентификации 7, в модель 2 поступают оценки, выработанные этим блоком.

51

Если соотношение (7) не выполняется в .течение времени, соответствующего настройке Элемента задержки реле времени 10, то поступают в блок 7 в качестве опорных,

Если после этого соотношение (7) продолжает не выполняться, то последующих переключений в системе не происходит, оценки, выработанные системой, являются установившимися„ При восстановлении соотношения (7), например при изменении параметров объекта, выходной сигнал компаратора возвращает ключи блоков 5, 8 и 10 в исходное положение и процессы в системе повторяются,

Так.им .образом, в предлагаемой системе, расширяются функциональные возможности входных и выходных сигналов объекта идентификации, в которой обеспечивается требуемая точность оценивания параметров.

Это связано с тем, что условие переключения ключей 5, коммутатора .8 и реле времени 10 формируется с учетом абсолютной величины входных и выходных сигналов объекта 1„ В ре- зультлте при фиксированных настрой™ ках системы, во-первых, обеспечивается поступление на входы первого б и второго 7 блоков реализации алгоритмов идентификации малых по величине входных и выходных сигналов объекта, во-вторых, в случае, когда эти сигналы велики, обеспечивается возможность подключения входа блока памяти 9 к выходу канала долговременной идентификации (блок 7)j а также возможность подключения выхода блока памяти 9 к входу блока 7 и обновле кие опорных значений параметров для канала долговременной идентификации . f.

3597 6

Формула изобретения

Система.идентификации параметров объекта, содержащая последовательно

5 соединенные коммутатор и блок памяти, подключенный выходом к первому входу модели объекта идентификации, выход которой соединен с первым входом устройства вычитания, подключенного

0 выходом к входу первого блока модуля, входы первого и второго блоков реализации алгоритмов идентификации соединены с выходом блока ключей, а выходы - соответственно с первым и вторьм

15 входами коммутатора, второй вход первого блока реализации алгоритмов идентификации соединен с выходом второго блока реалияа1 ди алгоритмов идентификации, выход блока памяти

0 подключен к информационному входу реле времени, соединенного выходом с вторым входом второго блока реализации алгоритмов идентификации, второй вход модели объекта идентификации и

25 первы.й вход блока ключей соединены с входом объекта идентификации,, тре- .тин вход модели объекта идентификации и вторые входы блока ключей и устройства вычитания соединены с вы30 ходом объекта идентификации, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональньпс возможностей системы, в нее дополнительно введены второй блок- и третий блоки мо35 дуля, сумматор и компаратор, выход которого соединен с управляющими входами блока ключей, коммутатора и реле времени, вход третьего блока мо-,

дуля соединен с выходом объекта иден40 тификации, выход первого блока модуля соединен с первым входом компаратора,, вход второго блока модуля соединен с входом объекта идентификации, а выход - с первым входом сумматора,

45 подключенного вторым входом и выходом соответственно к выходу третьего блока модуля и второму входу компаратора.

Изобретение относится к адаптивным системам управления. Цель изобретения расширение функциональных возможностей системы (расширение области изменения входных и выходных сигналов объекта идентификации, в которой обеспечивается требуемая точность оценок параметров). Она дости- .гается тем, что сигнал управления коммутирующими элементами системы формируется компаратором, на один из входов которого подается напряжение,, пропорциональное разности выходных сигналов объекта и его модели, а на другой вход - напряжение, пропорциональное -сумме модулей входных и выходных сигналов объекта. В результате не прекращается выработка новых оценок при малых координатах объекта и повьппается точность оценок при больших координатах. 1 ил. i (Л