Устройство для идентификации линейных стационарных объектов

 

Изобретение может использоваться автономно или в составе многопроцессорных вычислительных машин для идентификации и управления быстроизменяющимися объектами. Целью изобретения является расширение функ-t циональных возможностей устройства за счет увеличения порядка дифференциальных уравнений, описывающих идентифицируемые объекты, и увеличение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит две группы по п интеграторов каждая у где п - порядок дифференциального уравнения, описывающего иден- - тифицируемый объект, с первого по п-й регистры 2, матрицу 3 размером (п-1).п операционных элементов, первую и вторую треугольные матрицы 4 и 5 операционных элементов, группу 6 регистров. 6 ил. i СЛ О1 ЦЗиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 06 F 15/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4272590/24-24 (22) 01. 07. 87 (46) 15. 01. 89. Бюл. Ф 2 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) А.Ф.Верлань, Э.Э.Эсанов и А.И.Стасюк (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 703779, кл. С 06 Р 15/32, !978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 864251, кл. G 06 F 15/32, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ .

ЛИНЕЙНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение может использоваться автономно или в составе многопроцессорных вычислительных машин

„„Я0„„1453 723 А 1 для идентификации и управления быстроизменяющимися объектами. Целью изобретения является расширение функч циональных возможностей устройства за счет увеличения порядка дифференциальных уравнений, описывающих идентифицируемые объекты, и увеличение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит две группы по п интеграторов каждая, где и — порядок дифференциального уравнения, описывающего иден тифицируемый объект, с первого по и-й регистры 2, матрицу 3 размером (n-1) п операционных элементов, первую и вторую треугольные матрицы 4 и 5 операционных элементов, группу 6 регистров. 6 ил.

1451721

Изобретение относится к цифровой

Вычислительной технике и может быть использовано для интерпретации экспериментальных зависимостей, в част5 ности для решения задач технической диагностики, задач коррекции динамических характеристик измерительных и управляющих систем.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения порядка дифференциальных уравнений, описывающих идентифицируемые объекты, и увеличение быстродействия. 15

На фиг. 1 представлена схема устройства для идентификации линейных объектов; на фиг. 2 — схема матрицы операционных элементов для случая п=5; на фиг. 3 — схема треугольной матрицы операционных элементов для случая n=5 на фиг. 4 — схема треугольной матрицы операционных элементов при п=5; на фиг.5 и 6 — схемы операционных элементов матрицы опера- 25 ционных элементов.

Устройство содержит первую и вторую группы по и интеграторов 1 в каждой, и регистров 2, матрицу 3 размером (и -1).п операционных элементов, первую треугольную матрицу 4 операционных элементов, вторую треугольную матрицу 5 операционных эле ментов, группу 6 из (п-1) регистров, вход 7 правой части дифференциального уравнения устройства, синхровход Я устройства, и управляющих входов 9,—

9„ устройства и и выходов 10,-10„ идентифицируемых параметров устройства, Матрица 3 операционных элементов содержит операционные элементы 11

Первая и вторая треугольные матрицы 4 и 5 содержат делители 13 и умножители 14.

Операционные элементы 11 и 12 матрицы 3 операционных элементов содержат умножители 14, сумматор 15 и делитель 16.

Устройство для идентификации линейного стационарного объекта, описываемого дифференциальным уравнением

45

» у (t)+q y(I ()+ +ч y(t)=f()

55 с начальными условиями

y(0)=с,; у (0)=с<» ...,у (О)= где f (t) — реакция объекта на тестовое вх одное воздействие у();

q »i=0,ï — идентифицируемые параметры, работает следующим образом.

Для вычисления параметров а . по

< известным функциям f (t) и y(t) проинтегрируем обе части уравнения (1), используя формулы Дирихле:

Т т t

° °

> gt ° ° .) y(t)g t= — — - {xt) у()д, (2) и после соответствующих преобразований получим выражение

1 у()+ ц — — — — (х (и-i-1)! 1 о

«-<- < 1

t) y(t) Jt= — — — I(т-t) f(t)Дt. (и-1)! (3)

В результате дискретизации получим систему алгебраических уравнений вида:

« +Ч а + ° ° <1 <<а (4

q„a„, +q a„+...+q„a„„=F„, 4) где элементы матрицы а" и правая

1) часть вычисляются по формулам:

1; а" - — —.— — J < . -r) y(<) A <;

1 (n-i-1) о

1

1 «-< — — — (t -t) f(t)Jt-y(t ) (n-1)!, Решение системы уравнения (4) ви- да Aq=F реализуется путем представления матрицы А как произведения нижней и верхней треугольных матриц:

A=LU, (6) элементы которых определяются по рекуррентным соотношениям вида:

«"1 <1 <э э»

S=<

«- (/)

;sus1 ) /I.. (1(j) < е<

1,ш, j = 1,ш, где а, — элементы матрицы А;

1; — элементы. матрицы L;

u — элементы матрицы U, или в развернутом виде при.т=5 элементы матриц L u U представляются как: а,г B <$

1 =а

u =--- u =-- — u

«» <2 )» <3 )» <

« «

1451721 а<4

1„ а<5 и15 1 1

12, =а

21 гг

121 u 3

1. агЗ

1 и

<2 12 1 23 и и24= а 24

Л1" 14 „

121 U15

112

U Е а2

l„=а„, 1„=а32-13,и, 133=a»а 24 1 3z U 21 1 32U 21

33 13 32 23 1 34 1

33

Ь5 1 1 41 41 > 42.

32

42. 41 <2 1 43 43 42 13 42 и 23 1

144 а44 1 4 и<4 142 u24 143 и а45 141 115 142 125 143 U35

45 144

51 а51 1 (8) 1 =а -1 и

52 52 51 12 1 53 53 32 и<3 и 23152

54 54 5 4 52U24 51 и34

55 5 !5 %2 25 53 и35 154U45

Далее вычисления реализуются по выражениям

d=L F; q=U d, (9) что в развернутом виде записывается как

1<=У,/1„; 155 т

Ч< (u<5Ч4 U <4Ч2+и13< г с 1)и12 1

Чг =(uz5 d4 и «q3+dz) и 23

Ч3 (U3sq4+d3)U34<

Ч4 4 45 (11)

В исходном состоянии на входы 7 устройства подается тестовое воздей ствие у(с), а на синхровход 8 устройства — синхроимпульсы, запускающие интеграторы 1. Через время t

I на управляющий вход 9 устройства подается импульс, по которому,по выражению (5) первого столбца матрицы А системы .(4) значения а „,а,,...,а„, с выходов интеграторов 1 второй группы записываются в регистры 2, а значение F, с выхода последнего интегратора 1 первой группы записывается в первый регистр единицы. Через время на второй управляющий вход 9 устройства подается второй импульс, по которому значения второго столбца матрицы системы (4) линейных уравнений а, а22,...,а„, образованные по выражению (5), записываются в регистры 2, а величина F, образованная на выходе последнего интегратора 1 первой группы, записывается во второй регистр группы 6. Через время

l на j é управляющий вход 9 подается

j-й импульс, по которому элементы

j-ro столбца а,,а,...,а„, образованные по выражению (5), записываются в регистры 2, а значение первой части 1" с выхода последнего интегратора 1 первой группы записыва" ется в j é регистр группы 6.

В это же время с выходов регистров 2 значения элементов а „,...,а„, и а à„ первого и второго столбцов матрицы поступают на опера— ционные элементы 11 и 12 матрицы, в которых по выражению (7) и (8) вычисляются элементы второго столбца и 2, 1,...,1 „2 треугольных матриц L u U в соответствии с (6).

В это же время на первые входы операционных элементов 13 и 14 перво25 го столбца первой треугольной матрицы подаются элементы а„=l „, а,„= — ° ° а =l „c соответствующих регистров группы 6. На первые входы операционных элементов 13 и 14 вточп рого, третьего, и т.д., n го столбцов первой треугольной матрицы подаются элементы 12:, ° ° °, lnz 1з3 ° - ln3 ...,1 « соответственно из операционных элементов 11 соответственно второго, третьего, и т.д., и — го столбцов матрицы операционных элементов.

В первой треугольной матрице операционных элементов по выражению (10) вычисляются значения d1,...,d„, кото40 рые образуются на выходах ее диагональных элементов 13. В это же время на первые входы операционных элементов 13 и 14 каждого j ãî столбца (j =1,2,...,è-1) второй треугольной матрицы подаются соответственно

u<2 <и 13

На вторые входы операционных эле50 ментов 13 и 14 последнего столбца второй треугольной матрицы подаются значения d,,d z,...,d„,. На выходах диагональных элементов 13 второй треугольной матрицы по выражению (11)

55 образуются неизвестные идентифицируемые параметры q q,...,q „,, которые поступают на соответствующие выходы

Ч<,Ч2,...,Ч „1, на последний из которых q „ поступает значение q „ с выхода

5 14517 диагонального элемента последней строки первой треугольной матрицы. формула изобретения

Устройство для идентификации линейных стационарных объектов„ содержащее первый и второй интеграторы первой группы, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения порядка дифференциальных уравнений, описывающих идентифицируемые объекты, и увеличения быстродействия, в него введены с третьего по и-й интеграторы первой группы, где и — порядок дифференциального уравнения, описывающего идентифицируемый объект, вторая группа из и интеграторов, с первого по и-й регистры, группа из и-1 регистров, матрица размером (п-1) п операционных элементов, первая треугольная матрица и вторая треугольная матрица операционных 25 элементов, причем вход правой части дифференциального уравнения устройства подключен к первым информационным входам первых интеграторов первой и второй групп, выход с-го интегратора (с=1,...,п-1) первой группы подключен к информационному входу (с+1)-ro интегратора первой группы, выход и-го интегратора первой группы подключен к информационным входам ре35 гистров группы, выход с-го интегратора второй группы подключен к информационному входу (с-1)-ro интегратора второй группы и к информационному входу с-го регистра, выход и-го интегра- 40 тора второй группы подключен к информационному входу и-го регистра, с первого по и-й управляющие входы устройства подключены соответственно к входам записи регистров с первого по п-й и соответственно к входам записи регистров с первого по (n-1)-й группы, вход синхронизации устройства подключен к синхровходам всех интеграторов первой и второй групп, выхо- 5 ды с первого по и-й р-ro регистра (р=1,...,п) подключены соответственно к входам с первого по и-й р-й группы матрицы операционных элеменBblxogbl перв го по (р ) и ргруппы матрицы операционных элементов подключены соответственно к вхо-: дам первой группы первой треугольной матрицы операционных элементов, вы21 6 ходы с р-го по (п-1)-й р-й группы матрицы операционных элементов подключены соответстенно к входам первой группы второй треугольной матрицы операционных элементов, выходы регистров с первого по (n-1)-й группы подключены соответственно к входам второй группы первой треугольной матрицы операционных элементов, выходы с первого по (n- 1)-й которой подключены соответственно к входам второй группы второй треугольной матрицы операционных элементов, выходы с первого по (n-1)-й первой треугольной матрицы операционных элементов и и-й выход второй треугольной матрицы операционных элемен— тов подключены соответственно к выходам с первого по и-й идентифицируемых параметров устройства, при этом р-й вход первой группы матрицы операционных элементов подключен к первым информационным входам первой группы операционных элементов р-й строки матрицы операционных элементов, входы с первого по п-й а — и группы (а=2,...,n) матрицы операционных элементов подключены соответственно к вторым информационным входам первой группы (а-1)-х операционных элементов с первого по и-й столбцов матрицы операционных элементов, выход Ъ-го операционного элемента р-й строки (Ь=р,...,п-1) матрицы операционных элементов подключены к (Ь-р+1)-му выходу первой группы матрицы операционHbIx элементов и к (р+2)-м информационным входам первой группы Ь-х операционных элементов строк с р-й по и-ю матрицы операционных элементов, выход

k-го операционного элемента а-й строки (k=1,...,à-1) матрицы операционных элементов подключены к Е-м информационным входам второй группы с (k+1)-го по (и-1)-й операционный элемент а-й строки матрицы операционных элементов и к k-му выходу второй группы матрицы операционных элементов, при этом в первой треугольной матрице операционных элементов первый информационный вход i-ro опера— ционного элемента j-й строки (j=1,..., п-1, i=1,...,n-j) подключен к (i+jnj (j — 1) /2)-му входу первой группы первой треугольной матрицы операционного элемента, j é вход второй группы которой подключен к второму информационному входу (и-j)-го операционного

1451? 21 элемента j-й строки первой треугольной,матрицы операционных элементов, выход 1-ro операционного элемента m-й строки первой треугольной матрицы операционных элементов (1=2,...,m-2, m=1 п-2) подключен к второму информационному входу (1-1)-го операционного элемента первой треугольной матрицы операционных элементов, вы- 10 ход первого операционного элемента

j-й строки первой треугольной матрицы операционных элементов подключен к третьим информационным входам j-x операционных элементов строк с первой по j-ю первой треугольной матрицы операционных элементов и к )-му выходу первой треугольной матрицы операционных элементов, причем первые операционные элементы всех строк первой треугольной матрицы операционных элементов представляют собой делители, а остальные операционные элементы первой треугольной матрицы операционных элементов представляют 25 собой умножители, первый информационный вход 1-го операционного элемента

j-й строки второй треугольной матрицы операционных элементов подключен к (i+j(j-1)/2)-мувходу первой группы второй треугольной матрицы операционных элементов, r-й вход второй группы которой подключен к второму информационному входу первого операционного элемента r-й строки второй

35 треугольной матрицы операционных элементов, выход s-го операционного элемента t-й строки (t=2,...,ï, s=1,..., t-1) второй треугольной матрицы операционных элементов подключен к вто- 40 рому информационному входу (в+1)-го операционного элемента t-й строки второй треугольной матрицы операционных элементов, выход q-ro операционного элемента q-й строки (q=l,...,è-1) второй треугольной матрицы операционных элементов подключен к третьим информационным входам q-x операционных элементов строк с (q+1) по п-ю второй треугольной матрицы операционных элементов и к q-му выходу второй треугольной матрицы операционных элементов, выход и-го операционного элемента п-й строки второй треугольной матрицы операционных элементов под95 ключен к и-му выходу второй треугольной матрицы операционных элементов, при этом q-e операционные элементы

q-й строки второй треугольной матрицы операционных элементов представляют собой делитель, а все сстальные операционные элементы второй треугольной матрицы операционных элементов представляют собой умножители, при этом -й операционный элемент p — и строки матрицы операционных элементов ()=.p... I1-1,р =f, и-1) содержит группу из й/2 умножителей, (Й вЂ” число информационных входов ) -го операционного элемента р-й строки матрицы операционных элементов), сумматор и делитель, v-й информационный вход (v=1,...,d) первой группы 0 --го операционного элемента

-й строки матрицы операционных элементов подключен к первому информационному входу v ãî умножителя, v-й информационный вход второй группы

4-го операционного элементарен -й строки матрицы операционных элементов подключен к второму информационному входу v-го умножителя, выходы умножителей подключены к информационным входам сумматора, выход которого подключен к первому информационному входу делителя, второй информационный вход которого подключен к (d+1) -му информационному входу J -ro операционного элемента ц -й строки матрицы операционных элементов, выход делителя подключен к выходу 4 -го операционного элемента -й строки матрицы операционных элементов, при этом

U-Й операционный элемент ы-й строки матрицы операционных элементов (и=1, ...,(w-1),w =2,...,п) содержит группу из /2 умножителей (р — число информационных входов u-ro операционного элемента w-й строки матрицы операционных элементов) и сумматор, х-й информационный вход (х=1,..., ) первой группы и-го операционного элемента w é строки матрицы операционных элементов подключен к первому информационному входу и-го умножителя, х — и информационный вход второй группы и-го операционного элемента w-й строки матрицы операционных элементов подключен к второму информационному входу и-го умножителя, выходы умножителей подключены к информационным входам сумматора, выход которого подключен к выходу u † операционного элемента w-й строки матрицы операционных элементов.

1451721

Фиа7

1451721

Составитель В.Смирнов

Техред А.Кравчук Корректор O.КРавдова

Редактор А.Лежнина

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

Заказ 7082/48 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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