Система идентификации параметров объекта

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19>Я0(ц) 1 4 1 (5g 4 0 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4084817/24-24 (22) 09.07,86 (46) 30.07.88. Бюл, Р 28 (71) Ленинградский институт авиацион" ного приборостроения (72) О.С.Попов, Е.Я.Сироткин, И.А.Андреев, А.P.Óñîâ, Н.А.Балонин и С.А.Гусев (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 949635, кл. G 05 В 13/02, 1982, Авторское свидетельство СССР

9 1156001, кл. G 05 В 13/02, 1985. (54) СИСТЕИА ИДЕНТИФИКАЦИИ IIAPAMETР0В ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к адаптив" ным системам управления. Цель изобретения расширение функциональных воэможностей системы (расширение об" ласти 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 кампаратором, 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 Я и повышается точность оценок при больших координатах. 1 ил.

1413597

Изобретение относится к области ! систем, автоматического управления, а именно к адаптивным системам управления, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей системы идентификации, заключающееся в расширении области изменения входных и выходных сигналов объекта, в кото- 10 рой обеспечивается требуемая точность решения задачи идентификации.

На чертеже приведена функциональ" ная схема предлагаемой системы идентификации. 15

Система содержит объект идентификации 1, модель объекта идентифика" ции 2, устройство вычитания 3, первый блок модуля 4, блок ключей 5, электронные ключи, первый блок 6 реализа" 20 ции алгоритмов идентификации мик" роЭВМ, второй блок 7 реализации алгоритмов идентификации, коммутатор 8, блок памяти 9, реле времени 10, вто-, рой 11 и третий 12 блоки модуля; сум-25 матор 13, компаратор 14 .

Система работает следующим образом.

Структура объекта идентификации

1 задана в виде

Х = АХ + В1.1, (1). т где X = (Х,, Х ...,,Х„) - вектор фазовых коРд 1

0 = (U,,U,...,U<) - вектор управления;

Х = (Х,,Х,...,Х „) - вектор фазовых ".скоростей; 40

А,  — матрицы параметров объекта, в которых неизвестны, к примеру, только последние строки.

Пусть 45 (1 р ° о о ° у ) у

1- . (P „P „. ° . / е ) э где о, P — неизвестные строки матриц

А и В соответственно.

50 !

Сигналы Х; и Х являются для объекта 1 выходными.

Процесс оценивания параметров разделен в системе по двум каналам.

Первый блок реализации алгоритмов

55 идентификации 6 образует канал оперативной идентификации и вырабатывает оценки параметров объекта по ограниченной 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.

В каждом канале могут использоваться различные алгоритмы параметрической идентификации — поисковые и беспоисковые. Рассмотрим работу системы в случае, когда оба канала реализуют метод наименьших квадратов, Согласно методу оценки параметров объекта в виде расширенного вектора ,л л л л ф ф y о о е у! П у (Ъ{у у о о ° y P ) ЯВЛЯ ются решением системы линейных алгебраических уравнений, которая в векторно-матричной форме записывается в виде„

CP=r (2) с+Е)1+ Е) + Е где РЕВ, и rER — матрица и вектор, вычисленные на основании

Б измерений входных и выходных сигналов объекта в моменты времени t (g = 1,S).

r = z(t,,)jz(t; ))

r = rХ()(Е()), (3) т

Е = (Х,,Х, o o .,Х„,У, yUg ° ° ° gUg )

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

Общее решение линейного уравнения (2) можно получить из решения экст-. ремальной задачи (С - СД min (4) на уравнении связи (2), Это решение имеет вид

Р + C,(Z rP ) ( где "+" - символ псевдообращения;

Е - единичная матрица;

С вЂ” вектор опорных значений оценок параметров (вектор притяжения).

Расчетные формулы (3), (5) прог" раммно реализуются в микроЭВМ каналов оперативной и долговременной идентификации. Массивы P формируются по выборкам, состоящим из S последних введенных в микроЭВМ резуль3 .14135 татов измерений входных и выходных сигналов объекта. Для канала долговременной идентификации параметров

Б значительно (в 2...10 раз) больше, чем для канала оперативной идентификации.

В качестве исходного вектора притяжения используются априорные оценки параметров объекта, вводимые в 10 память микроЭВМ до начала работы системы идентификации. При отсутствии априорной информации исходный вектор притяжения может быть принят нулевым.

В процессе 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 7), В канале долговременной идентификации в качестве опорных используются находящиеся в блоке памяти 9 оценки параметров, уже выра" 25 ботанные системой идентификации.Оценки параметров вносятся в блок памяти

9 с выходов блоков 6 или 7 в зависимости от положения ключей коммутатора 8. 30

Уравнение модели объекта идентификации„2 имеет вид

Х„М1Х, +<аХ +.„. +м Х + л л л

+ Л, + P,u, + .. ° +P,11,, (6)

35 где Х„" выходной сигнал модели (оценка фазовой скорости

Х„).

Устройство вычитания 3 формирует 40 разность поступающих на его входы сигналов фаэовой скорости X объекта идентификации 1 и ее оценки Х„, вырабатываемой моделью 2. Устройство выделения абсолютной величины 4 форми- 45 рует модуль этой разности (- (х„- х„l

Этот сигнал поступает на вход компаратора 14, На другой его вход пос- 50 тупает формируемый сумматором 13 сигнал пропорциональный взвешенной сумме модулей входных сигналов объекта

1 и его фазовых координат „, =, к„, (u; + „ к„, ) х; (, где Кв., К„. - постоянные коэффи-.

1 циенты.

97

Сигналы (Ц; 1 и J Х формируются блоками модуля 11 и 12 по поступающим на их входы входным сигналам объекта и фазовым координатам объекта Х,.

Для объекта 1, в частности, имеем простое выражение

= к,lxl + x„lvl

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

1- пор . (7)

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

B этом случае в модель 2 вводятся оценки, вырабатываемые каналом оперативной идентификации, а оценки, вырабатываемые каналом оперативной идентификации, каналом долговременной идентификации, используются только в качестве опорных в первом канале, Каковы бы ни были условия иденти" фикации, в том числе и при вырожденности задачи, оперативные оценки параметров, вырабатываемые блоком 6, минимизируют невязку (. Использование в блоке 6-оценок, вырабатываемых каналом долговременной идентификации, в качестве опорных повышает . точность оперативных оценок.

Величина невязки становится меньше пороговой величины д, и компаратор 14 вырабатывает сигнал, приводящий к переключению 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 блоках. Ключи коммутатора переключаются в положение, при котором входы блока памяти 9 подключены к выходам второго блока реализации алгоритмов идентификации 7, в модель 2 поступают оценки, выработанные этим блоком, 5 141

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 компарато" ра возвращает ключи блоков 5, 8 и

10 в исходное положение и процессы в системе повторяются, Таким .образом, в предлагаемой системе. расширяются функциональные возможности входных и выходных сиг" налов объекта идентификации, в кото" рой 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. Б результате при фиксированных настройках системы, во-первых, обеспечивается поступление на входы первого 6 и второго 7 блоков реализации алгоритмов идентификации малых по величине входных и выходных сигналов объек" та, во-вторых, в случае, когда эти сигналы велики, обеспечивается возможность подключения входа блока па" мяти 9 к выходу канала долговременной идентификации (блок 7), а также возможность подключения выхода блока . памяти 9 к входу блока 7 и обновление опорных значений параметров для канала долговременной идентификации.

3597

1О

Формула и з о б р е т е н и я

Система, идентификации параметров объекта, содержащая последовательно соединенные коммутатор и блок памяти, подключенный выходом к первому Вхо» ду модели объекта идентификации, выход которой соединен с первым входом устройства вычитания, подключенного 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 вторым входами коммутатора, второй вход первого блока реализации алгоритмов идентификации соединен с выходом второго блока реализации алгоритмов идентификации, выход блока памяти подключен к информационному входу реле времени, соединенного выходом с вторым входом второго блока реализации алгоритмов идентификации, второй вход модели объекта идентификации и первый вход блока ключей соединены с входом объекта идентификации, тре.тий вход модели объекта идентификации и вторые входы блока ключей и устройства вычитания соединены с выходом объекта идентификации, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, в нее дополнительно введены второй блок и третий блоки модуля, сумматор и компаратор, выход которого соединен с управляющими входами блока ключей, коммутатора и ре" ле времени, вход третьего блока мо-. дуля соединен с выходом объекта идентификации, выход первого блока модуля соединен с первым входом компаратора„ вход второго блока модуля сое" динен с входом объекта идентификации, а выход — с первьы входом сумматора, подключенного вторым входом и выходом соответственно к выходу третьего блока модуля и второму входу компаратора, 14)3597

Составитель А.Лещев

Техред Л.Сердюкова

Редактор О.Спесивых

Корректор С.Шекмар

Заказ 3784/50

Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4