Устройство для адаптивной идентификации объекта

 

Устройство касается автоматического управления и регулирования и может быть использовано в системах автоматического управления объектами с переменными параметрами. Для того, ., чтобы повысить точность индентификации в предлагаемое устройство введены восьмой 36 и девятый 37 блоки памяти , пятый 41 и шестой 44 блоки умножения , последовательно включеш ц третий квадратор 28,. пятый блок 30 сравнения, третий масштабируюп(ий блок 32, одиннадцатый сумматор 34, двенадцатьш сумматор 38, третий блок 39 деления, седьмой блок 43 умножения и тринадцатый сумматор 46, последовательно соединенные четвертый квадратор , шестой блок 31 сравнения, чет вертый масштабирующий блок 33, четырр надцатый сумматор 35, четвертый блок 40 деления, восьмой блок 42 умножения и пятнадцатый сумматор 45. 4 ил. СЛ С 4) 4 го h,(() «utJ

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.80„„ ядяд А 2

1511 4 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1177794 (21) 3981023/24-24 (22) 21.11.85 (46) 23.04.87. Бюл. - 15 (71) Сибирский металлургический институт им. С.Орджоникидзе (72) В.П.Авдеев, Л.П.Мьппляев, Н.А.Фомин, А.E.Êîøåëåâ, А.А.Берлин и Е.И.Львова (53) 62-50(088,8) (56) Авторское свидетельстно СССР

В 1177794, кл. G 05 В 13/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОГЬЕКТА (57) Устройство касается автоматического управления и регулирования и может быть использовано в системах автоматического управления объектами с переменными параметрами. Для того чтобы повысить точность индентификации н предлагаемое устройство введены восьмой 36 и девятый 37 блоки памяти, пятый 41 и шестой 44 блоки умножения, последовательно включетщые третий кнадратор 28, пятый блок 30 сравнения, третий масштабируюший блок

32, одиннадцатый сумматор 34, дненадцатый сумматор 38, третий блок 39 деления, седьмой блок 43 умножения и тринадцатый сумматор 46, последовательно соединенные четвертый квадратор 29, шестой блок 31 сравнения, четвертый масштабируюший блок 33, четырнадцатый сумматор 35, четвертый блок

40 деления, восьмой блок 42 умножения и пятнадцать1й сумматор 45. 4 ил.

5633

15

1 130

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, может быть использовано в системах автоматического управления объектами с переменными параметрами и является усовершенствованием устройства по авт. св. ¹ 1177794.

Цель изобретения — повышение точности идентификации.

На фиг.1 и 2 приведена схема устройства для адаптивной идентификации объекта; на фиг.3 — схема блока расчета корректировок; на фиг.4 — динамика действительных значений коэффициентов и их оценок.

Приняг<ые обозначения: V, Ч, первая и вторая входные переменные объекта; Y — выходная переменная объекта; 1 — неконтролируемые возмущения действующие на объект; k„(t), k2(i), I т и . 1г

k < (i), 1<. (1) — коэффициенты íà j-м шаге соответственно на первом и втоП ром уровне; Я (i), Я (i) — ошибка расчета выхода объекта на i--м шаге соответственно на первом и втором уровне; k (j), k (1) — коэффициенты, полученные на выходе устройства;

v<(1), v2(1) — приращения входных переменнъгх относительно среднего уровня; < — приращение выходной переменной относительно среднего уровня;

k,(i-1), k2(j-1) — адаптируемые коэффициенты;.Ak<(i), g 1 (i) — корректировки коэффициентов; f(j) - ошибка расчета. Динамика (фиг.3) действительных значений коэффициентов Е,(1), d (i) и оценок этих коэффициентов по2 лучена с помощью известного устройстEE EZ ва для двух уровней k (1), k (1), Е. IT

k (1 ) k (1 ) и с пОмОщью предлагае

2 мого устройства.

Устройство для адаптивной идентификации объекта содержит объект 1, первый 2, второй 3 и третий 4 амплитудно-импульсные модуляторы, второй блок 5 сравнения, первый задатчик 6, третий .блок 7 сравнения, второй эадатчик 8, третий задатчик 9, четвертый блок 10 сравнения, первый блок

11 расчета корректировки, первый 12 и второй 13 сумматоры, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17 и пятый 18 блоки памяти, второй блок 19 расчета корректировки, восьмой 20, седьмой 21 девятый 22 и десятый 23 сумматоры, шестой 24 и седьмой 25 блоки памяти, пятый 26 и шестой 27 сумматоры, третий 28 и четвертый 29 квадраторы, пятый 30 и шестой 31 блоки сравнения, третий 32 и четвертый

33 масштабирующие блоки, одиннадцатый 34 и четырнадцатый 35 сумматоры, восьмой 36 и девятый 37 блоки памяти, двенадцатый сумматор 38, третий 39 и четвертый 40 блоки деления, пятый

41, восьмой 42, седьмой 43 и шестой

44 блоки умножения, пятнадцатый 45 и тринадцатый 46 сумматоры, первый 47 и второй 48 блоки умножения, первый блок 49 деления, первый ограничитель

50, первый масштабирующий блок 51, четвертый сумматор 52, первый блок

53 сравнения, третий блок 54 умножения, четвертый блок 55 умножения, второй блок 56 деления, второй ограничитель 57, второй масштабирующий блок 58, первый квадратор 59, третий сумматор 60, второй квадратор 61, четвертый задатчик 62.

Устройство работает следующим образом, Входные переменные V< и V2 поступают на объект 1, а также на первый

2 и второй 3 амплитудно-импульсные модуляторы. Выходной сигнал объекта

1 подается на вход третьего амплитудно-импульсного модулятора 4. Амплитудно-импульсные модуляторы осуществляют дискретное преобразование аналоговых входных и выходного сигналов объекта 1, в результате чего на их выходах получаются последовательности амплитудно-модулированных импуль7()

Выходные импульсы амплитудно-импульсных модуляторов 2-4 поступают на первые входы соответственно второго

5, третьего 7 и четвертого 1О блоков сравнения, где из них вычитаются импульсы о средних значениях V Ч и Y поступающие с выходов соответственно первого 6, второго 8 и третьего 9 задатчиков. На выходах второго 5, третьего 7 и четвертого 10 блоков сравнения получаются импульсы v,(i), v2(i) н y(j) об отклонениях переменных от их средних значений. Импульсы с v<, v2 н у подаются на входы первого блока 11 расчета корректировки, который предназначен для вычисления корректировок адаптируемьгх коэффициентов k „ и k

В блоке 11 расчета корректировки реализуется процедура ь1; (i)=-II (i), при с, при

1305633 4

jg (i)I 11", " щем блоке 51 на коэффициент у . }1а (1) выходе первого масштабирующего блока ()) 1 макс. получается импульс о величине hk (i), который идет на первый выход блока

y(i)- k (i-1) v (i) v (i)

1, q> (i)d +Qv (i)

1О где gk (i) — корректировка j-го ко) эффициента íà i-м шаге; ) с1 — постоянные коэффициенты, выбираемые в процессе наладки устройства, 15

Для реализации процедуры (1) и (2) импульсы с первого и второго входов соответственно через первый 59 и второй 61 квадраторы идут на третий сумматор 60, на этот же сумматор 60 по- 20 дается импульс о величине коэффициента и выражения (2) с выхода четвертого задатчика 62. Поступившие на третий сумматор 60 импульсы суммируются, и на выходе получается импульс о вели- 25 чине знаменателя выражения (2). Для получения числителя выражения (2) импульс с первого входа о v<(i-1) умножается в первом блоке 47 умножения на импульс с четвертого входа k (i) 30 и подается йа четвертый сумматор 52, Аналогично импульс с второго входа о у (i) умножается в третьем блоке 54 умножения на импульс с пятого входа о 1 (1-1) и подается на четвертый сумматор 52 ° Выходной импульс четвертого сумматора 52 о модельной оценке Z у =, k (i-1) v (i)

1 3 (3)

40 ! вычитается в первом блоке 53 сравнения из импульса о y(i) с третьего входа блока расчета корректировки, В результате получается импульс об ошибке Е (i)=у(i) — у(i), который идет на л 45 третий выход блока расчета корректировок.

Во втором блоке 48 умножения импульс о v< умножается на импульс с выхода первого блока 53 сравнения и

50 в результате получается импульс о числителе выражения (2) для первого коэффициента. Этот импульс делится в первом блоке 49 деления на выходной импульс третьего сумматора 60 и по55 ступает на первый ограничитель 50, где реализуется выражение (1), и затем умножается в первом масштабируюрасчета корректировки. Таким же образом с помощью четвертого блока 55 умножения, второго блока 56 деления, второго ограничителя 57 и второго масштабируюшего блока 58 рассчитывается импульс о величине 5k (i) который идет на второй выход блока расчета корректировки.

Импульс о gk,(i) с первого выхода

:первого блока 11 расчета корректировки суммируется в первом сумматоре 12

I с импульсом о k (i-1) с первого блока

14 памяти, и в результате получается

1, 1 I

k (i) = k, (i — 1) + k (i) (4) импульс о значении первого коэффициента в -й момент времени на первом уровне. Этот импульс поступает на четвертый вход первого блока 11 расчета корректировки и вход первого блока 14 памяти. Аналогично определяется с помощью второго сумматора 13 и второго блока 15 памяти импульс

2

Для определения коэффициентов на втором уровне импульсы с выходов второго 5, третьего 7 и четвертого 10 блоков сравнения задерживаются соответственно в третьем 16, четвертом

17 и пятом 18 блоках памяти на интервал времени, необходимый для срабатывания схемы первого уровня, и подаются на первый, второй и третий входы второго блока 19 расчета корректировки, функционирование которого аналогично первому блоку 11 корректировки. С первого выхода второго блока 19 расчета корректировки

П импульс о Sk, (i) суммируется с ими пульсом o bk, (i-1) шестого блока 24 в седьмом сумматоре 21. Выходной импульс седьмого сумматора 21

П . il и . k, (i) = a k (i-1) + R k; (i) (5) подается на шестой блок 24 памяти и и пятый сумматор 26. Импульс о 1; (i-1) с выхода шестого блока 24 памяти суммируются в восьмом сумматоре 20 с

I импульсом о k (i) с выхода первого

1 сумматора 12, в результате чего получается импульс лп . 11

k; (i-1) = k; (1.) + Ak, (i-l), (6) 5 )30 который идет на четвертый вход второго блока 19 расчета корректировки, В пятом сумматоре 26 получается импульс

k (i) = k, (i) + gk (1) (7) о первом коэффициенте в i-й момент времени на втором уровне, Также опреП деляется импульс и о k<(i), для чего используются шестой 27, девятый 22 и десятый 23 сумматоры и седьмой блок

25 памяти.

Для оценки точности идентификации коэффициентов используется показатель в виде

k . ))

Q (1)=(2 (1-1) +

+ ((н () ) (н (1 1)) (8) где N — номер уровня, N=1,2;

o4 — постоянный параметр, который выбирается в процессе наладки устройства.

Коэффициенты определяются путем взвешенного суммирования их оценок на различньгх слоях, причем доля веса адаптируется в зависимости от покаN зателей Q (i), т.е.

TI

k (i)= („ k.()+

Q (i)+Q (i)

Я (2,. (,)

1 . и, Q (i)+Q(i) где 3 — номер коэффициента, j=),2.

При таком способе определения коэффициентов особенно хорошие результаты получаются в том случае, когда оценки коэффициентов по слоям лежат по разные стороны от действительных значений. Здесь обобщенная оценка лучше, чем любая из исходных оценок.

В случае, когда оценки коэффициентов лежат по одну сторону от,цействительных значений, обобщенная оценка приближается к лучшей оценке коэффициента, т.е. практически не наблюдается проигрыш в точности идентификации.

Дпя реализации выражения (8) для уровня N=) импульс об ошибке íà i-м

T шаге Г (i) с третьего выхода первого блока 11 расчета корректировок поступ ае т на тр е тий к в адр а тор 28, на вьгхо де

1 которого получается импульс (((1)) г

Из импульса о ) f. (i) J в пятом блоке

30 сравнения вычитается импульс о

5633

1 (i-1) с выхода восьмого блока 36 памяти и умножается на постоянный параметр К в третьем масштабирующем блоке 32. В сумматоре 34 алгебраически суммируются импульс о Q (i-1)

T с выхода восьмого блока 36 памяти и импульс с выхода третьего блока 32 масштабирования, На выходе сумматора

34 получается импульс о показателе

1 (i) на i-м шаге на первом уровне.

10

Аналогично получается импульс о покагг зателе Q (i) на втором уровне. Для этого используется четвертый квадратор 29, на вход которого поступает и импульс об ошибке Е (i) расчета выхода объекта на втором уровне с третьего выхода второго блока )9 расчета корректировок, шестой блок 31 сравнения, четвертый масштабирующий блок

33, сумматор 35 и девятый блок 37 памяти.

Импульсы о показателях Q (i) и

II ° (i) на первом и втором уровнях по25 ступают на входы сумматора 38, на выходе которого получается импульс о знаменателях выражения (9). В третьем блоке 39 деления импульс о показа1 теле Q (i) на первом уровне делится на выходной импульс сумматора Зф и подается на первый вход блока 41 умножения, где. умножается на импульс о первом коэффициенте на втором уровне с выхода пятого сумматора 26 ° В ре35 зультате получается импульс о втором слагаемом выражения (9), который подается на второй вход четырнадцатого сумматора 45.

Импульс о критерии Q (i) на втором

Н уровне подается на первый вход четвертого блока 40 деления, там делится на выходной импульс сумматора 38 и идет на первый вход блока 42.умножения, в котором умножается на импульс

45 г о первом коэффициенте k, (i) на первом уровне. Полученный таким образом импульс о первом слагаемом выражения (9) поступает на первый вход суммато50 ра 45, на выходе которого получается импульс о первом коэффициенте k1(i) .

Импульс о втором коэффициенте (i) вырабатывается аналогично. Дпя этого используются блок 43 умножения, на второй вход которого подается им55, и

:пульс о втором коэффициенте 1 (1) на втором уровне с выхода шестого сумматора 27, на первый вход — импульс о первом сомножителе второго слагае7 13056 мого выражения (9) с выхода третьего блока 39 деления, блок 44 умножения, на второй вход которого подается им? пульс о втором коэффициенте k (i) 2 на первом уровне с выхода второго сумматора 13, а на первый вход — импульс о первом сомножителе первого слагаемого выражения (9) с выхода четвертого блока 40 деления. Выходные импульсы седьмого 43 и шестого f0

44 блоков умножения поступают соответственно на первый и второй. входы сумматора 46. В результате на выходе сумматора 46 получается импульс о втором коэффициенте k (i). 15

По аналогии устройством может быть определено и большее число коэффициентов.

Использование предлагаемой схемы адаптации коэффициентов позволяет Я0 получать их более точные оценки. Например, при скачкообразном изменении коэффициентов точность их оценивания увеличивается примерно в 1,5-2 раза по среднеквадратическому отклонению 25 по сравнению и с первым и с вторым слоями известного устройства.

Формула изобретения

Устройство для адаптивной идентификации объекта по авт. св.

Е- 1177794, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности идентификации, в него введены восьмой35 и девятый блоки памяти, пятый и шестой блоки умножения, третий квадратар, пятый блок сравнения, третий масштабирующий блок, одиннадцатый сумматор, двенадцатый сумматор, тре- 40 тий блок деления, седьмой блок умножения и тринадцатый сумматор, четвертый квадратор, шестой блок сравнения, четвертый масштабирующий блок, четырнадцатый сумматор, четвертый блок 45 деления, восьмой блок умножения и пятнадцатый сумматор, выход третьего квадратора подключен к первому входу пятого блока сравнения, соединенного

/ выходом через третий масштабирующий 50 блок с первым входом одиннадцатого сумматора, который выходом подключен

33 8 к первому входу двенадцатого сумматора, соединенного выходом с первым входом третьего блока деления, подключенного выходом к первому входу седьмого блока умножения, который выходом соединен с первым входом тринадцатого сумматора, выход четвертаго квадратора подключен к первому входу шестого блока сравнения, соединенного выходом через четвертый масштабирующий блок с первым входом четырнадцатога сумматора, подключенного выходом к первому входу четвертого блока деления, соединенного выходом с первым входом восьмого блока умножения, выход которого подключен к первому входу пятнадцатого сумматора, вторые входы пятого и шестого блоков сравнения подключены к выходам соответственно восьмого и,цевятого блоков памяти, входы которых подключены к выходам соответственно одиннадцатого и четырнадцатого сумматоров, вторые входы которых подключены соответственно к выходам восьмого и девятого блоков памяти, второй вход двенадцатого сумматора подключен к выходу четырнадцатога сумматора, второй вход третьего блока деления подключен к выходу одиннадцатого сумматора, второй вход четвертаго блока деле -.ия подключен к выходу двенадцатага сумматора, выходы третьего и четвертого блоков деления подключены к первым входам соответственно пятого и шестого блоков умножения, к вторым входам которых подключены соответственно выходы пятого и второго сумматоров, выходы пятого и шестого блоков умножения подключены к вторым входам соответственно пятнадцатого и тринадцатого сумматоров, вторые входы восьмого и седьмого блоков умножения подключены к выходам соответственно первого и

I шестого сумматоров, входы третьего и четвертого квадраторов подключены к третьим выходам соответственно первого и второго блоков расчета корректировок, выходы пятнадцатога и тринадцатого сумматоров являются соответственно первым и вторым выходами устройства.

1305633

1305633

Ц, авн,ед

Фиг. 9

Составитель А.Лащев

Техред JI.Сердюкова Корректор T.Колб

Редактор В.Петраш

Заказ 1426/44

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ухгороц, ул. Проектная, 4 к, ахмед

10 7

Время, c,l

l0

Время, с,с

Тирах 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5