Идентификатор параметров динамической системы второго порядка
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) Э(я) 0 05 В 1 02.«
1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3334097/18-24 (22) 25. 09 81 (46) 30.08.83. Бюл. II 32 (72) У.Х,Джалолов, Ю.А.Тимошенков и В.Г,Чекалин (71) Таджикский политехнический институт (53) 62-50(088.8) " (56) 1. Чекалин В.Г., Пучков В.Ф., Тимошенков Ю,А. Скользящие модулирующие функции и их применение в задачах идентификации. Доклады АН Тад-. жикской ССР. т. ХIV, 1т" 1, 1971, с 79-82.
2. Авторское свидетельство СССР rio заявке II 2583570/24, кл. С 05 В 13/02, 1980 (прототип).,(54)(57) ИДЕНТИФИКАТОР ПАРАМЕТРОВ ДИ".
НАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВТОРОГО ПОРЯДКА, содержащий формирователь управляющего воздействия, регистрирующее устройство, первый и второй ключи, последовательно соединенные генератор пробного сигнала, подключенный входом к входу объекта, первый сумматор, первый интегратор и первый инвертор, соединенный выходом с вторым входом первого сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу второго интегратора и выходу источника )талонного напряжения, последовательно соединенные третий интегратор, подключенный выходом к входу третьего ключа, второй инвертор и второй сумматор, соединенный вторым входом с выходом объекта, а третьим входом - с выходом четвертого интегратора, с входом чет вертого ключа и через пятый ключ - с входом пятого интегратора, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он содержит первый, второй и третий перестраиваемые масштабные блоки, управляющие входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, выходы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, а входы - соответственно к выходу второго интегратора, выходам четвертого и третьего ключей, включенные между первым и вторым интеграторами шестой ключ между вторым сумматором
) и третьим интегратором седьмой ключ и между третьим и четвертым интеграл Ф С торами восьмой ключ, выходы второго сумматора и третьего интегратора соответственно через первый и второй ключи соединены с первым и вторым вхо. дами формирователя управляющего воздействия, подключенного выходом к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и с входом регистрирующего устройства, четвертый выход - с входом генератора пробного сигнала, пятый шестой, седьмой и восьмой выходы - соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего и четвер- ф торого ключей, а девятый выход — с управляющими входами пятого, шестого, седьмого и восьмого ключей, 1 1038
Изобретение относится к идентификации параметров объекта, описываемого дифференциальным уравнением второго порядка, в частности к устройствам для идентификации параметров сейсмометра.
Известно устройство, в котором с помощью двух идентичных. фильтров непрерывно формируют сигналы, пропорциональные системе .алгебраических уравнений относительно неизвестных ° 30 параметров, решив систему, определяют параметры, причем блоки форМирования коэффициентов включены на вход и выход объекта fl)
Недостатком данного устройства яв- 15 ляется невысокая точность из-за плохой обусловленности системы алгебраических уравнений в фиксированный момент времени.
Наиболее близким к предлагаемому 20 по техчической сущности является уст" ройство для определения постоянной времени нелинейных инерционных объектов, принцип действия которого основан на периодическом возбуждении переходного процесса на выходе объекта и обработке входного и выходного сигналов блоками формирования сигналов, пропорциональных коэффициентам алгеб" раического уравнения относительно не" З0 известного параметра. Устройство содержит генератор пробного сигнала, два блока формирования коэффициентов (БФК), четыре ключа, формирователь управляющего воздействия, регистри 35 рующее устройство, инверторы, интегросумматоры и блок деления, причем вход nepaof o БФК соединен с выходом генератора и входом объекта, а выход с входом формирователя управляющего 40 сигнала, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего ключей и через третий инвертор с входами второго и четвертого клю" чей, вход второго БФК соединен с выхо"
45 дом объекта, первый выход - с входом первого ключа и через второй инвертор с входом второго ключа и второй выход с входом третьего ключа и входом первого инвертора, входы второго интегросумматора соединены с выходами третьего и четвертого ключей, выходс вторым входом блока деления, первый вход .которого соединен с выходом пер" вого интегросумматора, а выход - с входом регистрирующего устройства Я .55
Недостаток известного устройства заключается в ограничении в определении числа параметров.
922 2
Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в идентификатор, содержащий фор" мирователь управляющего воздействия, региструющее устройство, первый и второй ключи, послвдовательно соединенные генератор пробного сигнала, подключенный входом к входу объекта, первый сумматор, первый интегратор и первый инвертор, соединенный выходом с вторым входом первого сумматора, третий и четвертый входы которого под" ключены соответственно к выходу второго интегратора и выходу источника эталонного напряжения, последователь" но соединенные третий Интегратор, подключенный выходом к входу третьего ключа, второй инвертор и второй сумматор, соединенный вторым входом с выходом объекта, а третьим входомс выходом четвертого интегратора, с входом четвертого ключа и через пятый ключ - с входом пятого интегратора; введены первый, второй и третий перестраиваемые масштабные блоки, управляющие входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, выходы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока сравнения, а входы - соответственно к выхо-: ду второго интегратора выходам четвертого и третьего ключей, включенных между первым и вторым интеграторами шестой ключ, между вторым сумматором и третьим интегратором седьмой ключ и между третьим и четвертым интеграторами восьмой ключ, выходы второго сумматора и третьего интегратора соответственно через первый .и второй ключи соединены с первым и вторым входами формирователя управляющего воздействия, подключенного выходом к первому входу блока управления, вход которого соединей с выходом блока сравнения и с входом регистрирующего устройства, четвертый выход - с входом генератора пробного сигнала, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы - соответственно с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а девятый выход с управляющими входами пятого, шестого, седьмого .и восьмого ключей, Предлагаемое устройство может быть ,применено, например, для идентифи3 10389 кации параметров электромеханических сейсмометров, которые описываются дифференциальным уравнением
Е у
Тб - постоянная времени сейсмометра;
E. - коэффициент демпфирования;
I - ток, протекающий по катушке ip демпфирования; у - сигнал на выходе сейсмометра.
Принцип действия устройства осно:ван на периодическом возбуждении пе реходного процесса на выходе рабочей ,:катушки сейсмометра и обработке входного и выходного сигналов оператором скользящих модулирующих функций, которые позволяют перейти от исходного дифференциального уравнения (1) к ал- 2О гебраическому уравнению с непрерывно формируемыми коэффициентами
a Параметры а =Т,. а = 2ЕТ и Ь =K подлежат бпределению, На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит обьект 1, первый сумматор 2, первый 3 и второй 4 интеграторы, первый инвертор 5, второй сумматор 6, третий 7 и четвертый 8 интеграторы, второй инвертор 9, генератор 10 пробного сигнала, блок 11 управления, пятый 12, четвертый 13, третий 14, второй 15, первый 16, шестой 17, седьмой 18 и восьмой 19 ключи, формирователь,20 управляющего воздействия, блок 21 сравнения, региструющее устройство,22, пятый интегратор 23, первый 24, второй 25 и третий 26 перестраиваемые масштаби- 4О рующие блоки, Предлагаемое устройство работает следующим образом, Определение параметров производится последовательно. Блок 11 управле- 45 ния замыкает ключи 12,.17, 18 и 19 и запускает генератор 10 пробного сигнала; тем самым возбуждая переходной процесс в демпфирующвй катушке сейс" мометра 1, В начальном состоянии на выходе генератора 10 пробного сиг" нала сигнал равен. эталонному напряжению +Ев. Этот сигнал отклоняет маятник сейсмометра от нулевого уровня. При запуске генератора 10 пробного 55 сигнала напряжение на демпфирующей I катушке скачком изменяется до нуля. .В конце переходного процесса tq сейс22 4 мометра ключи 12, 17, 18 и 19 размыкаются. Тогда на выходе блока 21 сравнения формируется сигнал ошиб .и е(йя), который соответствует уравнению (3), полученному интегрированием фавнения (2) . e(ttt) = J c(t) dt-Ьо U<(tq) . (3) 1 о поскольку я i"U,i. dь =UaJtJl "- U.(he, так как в исходном состоянии на входы первого БФК поступают сигналы +Е и "Е 4п <и ) с„®31=0; ) с ®dt=0.. о о 8 этом случае на первый вход блока 21 tg iсравнения поступает сигнал J Со()д о а на другой вход через масштабирую:щий блок 24 - сигнал Up(tlat). Блок 11 ! óïðàâëåíèÿ по сигналу рассогласования, а(п) блока 21 сравнения перестраивает масштабирующий блок 24 до тех пор, пока ошибка не будет равна нулю. В этом случае коэффициент передачи блока 24 Ьо равен параметру Ьо. Сигнал на выходе блока 21 сравнения e(t) дополнительно контролируется регистрирующим устройством 22. Интеграторы 3, 4, 7, 8 и 23 и генератор 10 пробного сигнала приводится в исходное состояние, % Определение параметра а . Блок 11 управления замыкает ключи 12, 17, 18, 19 и 15 и запускает вторично генератор 10 пробного сигнала, Формирователь 20 управляющего воздей-. ствия при переходе через ноль сигнала cl((), пРопоРционального со ft) и который через ключ 15 поступает на один из двух входов формирователя 20 управляющего воздействия, вырабатывает командный импульс (ы gn с1(t)), по которому блок 11 управления размыкает ключи 12, 17, 18, 19 и 15 в момент времени tl, Замыканием, ключа 13 блок 11 управления на выходе блока 21 ,сравнения формирует сигнал рассогласования 8 (t ), который в этом режиме . соответствует уравнению (4) t,q t» еЩ = J (с о И-Ъ, О, ц)й<-а", j с„(щ, о о .так как dc с.Ф=,ф Jc,(цйс=с,(ц) "=а, 922 5 1038 j b." „щ и= b". (u,(oi )-b". u,(<,1 Сигналы, соответствующие правой, чести уравнения (Ц, поступают, в 5 этом режиме на входы блока 21 сравнения, интеграторов 23, 4 и 7. Перестраивая второй масштабирующий блок 2, блок 11 управления минимизирует сигнал рассогласования e(tg). При ,t(t<) 0 коэффициент передачи, второго масштабирующего блока 25 равен оценке неизвестного параметра а, Все ин.теграторы 3, 4, 7, 8 и 23, ключ 13 и генератор 10 пробного сигнала приводятся в исходное состояние. Определение параметра а, Блок 11 управления замыкает ключи 12, 17, i8, 19 и 16 и вновь запус- ро кает генератор 10 пробного сигнала. По сигналу с выхода формирователя,20 управляющего воздействия, блок 11 управления размыкает вышеперечисленные . ключи в момент времени t2, когда сиг- 25 нал sign $c<(t)) изменяет знак с плю-. са на минус, что контролируется фор мирователем 20 управляющего воздейст.вия. Замыканием ключей 13 и 14 блок 11 управления формирует сигнал рассо.ВНИИПИ Заказ 6229/54 Тираж 874 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 гласования e(tg) на выходе блока сравнения. e(g = co0)dt-Ь ()О Яо „< 2 -а j с<(циВ -а,J cpu.1dt 5) или о 42 (4)=J с,(ц,и -ь,"u ц с С Я-а,c„(t ) Блок. 11 управления перестраивает тре-. тий масштабирующий блок .26 так, чтобы e(t ) было равно нулю. Коэффициенту передачи третьего масштабирующего блока 26 а соответствует в этом случае оценка параметра а2. Интеграторы 3, 4, 7, 8 и 23, ключи 13 и 14 и гене- ратор 10 пробного сигнала приводятся в исходное состояние. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет идентифицировать три параметра, что расширяет его функциональные возможности по сравнению с известным. Причем оценка параметров производится в моменты времени, соответствующие максимальной информативности сигналов, что повышает точность.
