Адаптивное устройство для идентификации линейных объектов

 

Изобретение относится к управлению стационарными объектами и может найти широкое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов. Цель изобретения - повышение точности идентификации. Это достигается за счет введения четвертого и пятого сумматоров, позволяет на каждом шаге идентификации уточнять значения диагональных элементов дисперсионной матрицы вектора идентифицируемых параметров. 3 ил.

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (512 4 G 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CC(_#_ (21) 4363893/?4-24 (22) 19.01.88 (46) 07.11.89. Вюл. Р 41 (72) В.Б.Николаев, A.Ñ.Гетман, Н.С.Стученкова, О.A.Êàðàíoâ и В,L.,ВасильеB (53) 62-50(088.8) (56) Иедич Дж. Статистически оптимальные линейные оценки и управление.

N. Энергия, 1973, с. 217.

Авторское свидетельство СССР

Р 957 168, кл. С 05 В 1 3/02, 1 985 .

Изобретение относится к управлению стационарнымп объектами и может найти ыирокое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов.

Цель изобретения — повышение точности идентификации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока расчета дисперсий; на фиг. 3 — схема первого блока оперативной памяти.

Предлагаемое устройство содержит (фиг. 1) объект 1 идентификации, первый блок 2 оперативной памяти, блок 3 расчета дисперсий, первый блок 4 умножения, третий сумматор 5, третий блок 6 умножения, четвертый сумматор 7, первый блок 8 памяти, пятыи сумматор 9, четвертый блок 10 умножения, второй блок 11 оперативной памяти, первый сумматор 12, первый

2 (54) ЛЦЛПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛ11 ИДЕНТИФИКАЦИИ 3БШЕ181ЬБ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к управлению стационарными объектами и может найти широкое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов. Цель изобретения — повышение точности идентификации. Это достигается за счет введения четвертого и пятого сумматоров, позволяет на каждом шаге идентификации уточнять значения диагональных элементов дисперсионной матрицы вектора идентифицируемых параметров. 3 ил. блок 13 деления, второй блок 14 умножения, второй сумматор 15.

Блок 3 расчета дисперсий содержит (фиг. 2) второй блок 16 памяти, пятый блок 17 умножения, шестой блок 18 умножения, восьмой сумматор 19, седьмой сумматор 20, седьмой блок 21 умножения, третий блок 22 оперативной памяти, шестой сумматор 23, второй блок 24 деления, четвертый блок 25 оперативной памяти.

Блок 2 оперативной памяти содержит (фиг. 3) регистр 26 сигналов управления, запоминающее устройство 27 элементов матрицы В, первый матричный умножитель 28, сумматор 29, запоминающее устройство 30 вектора идентифицируемых параметров, запоминающее устройство 31 элементов матрицы А, второй матричный умножитель 32, регистр 33 выходных сигналов, блок 34

1520478 ()

c-J а *(-1).

j-0,1,..., .

В третий блок 22 оперативной памяти записывается априорная дисперсиондифференцирования, зят!оминающее устройство 35.

Устройство работает следующим образом.

Оценка идентифицируемых параметров осуществляется по формуле и л -! л

Х(К+1)=X(K) — ((K+1)R (K+1)Х(К)+

+g(K+1)F {K+1)Q (К+1) (7(К+1)-Г(К+1) „, «х(к)), 1 где II =- — -,— — — -=

ЦК- (K+1)ll =

1 !

1 R (K)+F (К+1)О- (K+1)F(K+1) И t5 (К+1) =к (к).+Г (K+1) Q (К+

Кб!

+1)F(K+1)=Ro + + F (i)Q (i)F(i);

i c

X(K) — оценка вектора идентифицируемых параметров объекта на К-м шаге;

-!

К вЂ” обратная априорная дисперси- о онная матрица вектора идентифицируемых параметров объ- 25 екта;

К (К+1) — обратная дисперсионная матрица вектора идентифицируемых параметров объекта на е К+1-м шаге оценивании;

-! 30 (К+1) — обратная дисперсионная матрица вектора помех измерений на К+1-м шаге оценивания;

F(K+1) — матрица размера (P п), форMHpóeM H из на ен и кодных 35 и выходных сигналов объекта идентификации согласно формуле

F(K+1)=fY(K+1), Y(K),...,Y(K-n), 40

U(K), U(K-1),...,U(K-,-1), где U(K) — значение входного сигнала;

У(К) — значение выходного сигнала; ((К+1} — некоторая числовая после- 45 довательность.

Во второй блок 16 памяти записываются предварительно рассчитанные по данным о величине интервала сглаживания m и порядке конечной разности r коэффициенты аб согласно формуле ная матрица вектора помех измерений Q. Сигналы с входа и выхода объекта 1 записываются в регистры первого блока 2 оперативной памяти.

Входные сигналы П(К) записываются последовательно в регистр 26 сигналов управления, а выходные Y(K) — в регистр 33 выходных сигналов. В запоминающие устройства 27, 31 и 30 введены заранее соответственно матрицы B,А и вектор начального значения идентифицируемых параметров Х(0).

Элементы матрицы F(K) — производные от выходных сигналов Y(K) по идентифицируемым параметрам Х(К) .

Поэтому для получения ее элементов необходимо получить вектор предсказания идентифицируемых параметров на время К, сформировать матрицу Г(К) путем дифференцирования значений Y(K) о Х(К) .

С выходов первого 28 и второго 32 матричных умножителей сигналы BU(K-i) и АХ(К-1) суммируются в сумматоре 29, записываются в запоминающее устройство 30 и подаются в блок 34, на другой вход которого поступает сигнал 7(К).

В запоминающее устройство 35 записывается матрица

dY!

dX!

dY<

dX, dYc с!Ха

dYx с1Х

° б °

dYg

dX

dYc

dXï

dYa.

dX„

° ° ° е ° ° ° ° ° ° °

dYp с1Х „

dYp

1Х!

° ° °

Как только в первом блоке 2 оперативной памяти будет накоплено 1+г+т значений входных и выходных сигналов, устройство начинает оценивать идентифицируемые параметры объекта, т.е. оценивание осуществляется с запаздыванием на 1+г+ш тактов. Сформированная в первом блоке 2 оперативной памяти матрица Г(К+1) поступает в первый 4, третий 6 и четвертый 10 блоки умножения. Кроме того, значения выходных сигналов Y(K+m+j+1) и Y(K-m+j) из соответствующих регистров первого блока 2 оперативной памяти поступают в блок 3 расчета дисперсий, на пятый

17 и шестой 18 блоки умножения. Из второго блока 16 памяти в пятый 17 и шестой 18 блоки умножения поступают значения коэффициентов а Пятый 17 и шестой 18 блоки умножения формируют произведения а Y(K+m+j+1) и а Y(K-ш+

5 J, +j). Значения à Y(K+m+j+1) из пятого

20478 6

>а б.1 г (1К ()F(И, а 1 поступающими туда иэ сумматора 7.

С выхода пятого сумматора 9 элементы матрицы

К+1

R (K+1)=R + F (1)0 (i)F(i)

1=1 поступают на первый сумматор 12 и

10 второй блок 14 умножения. Первый сумматор 12 формирует норму матрицы

К+1 и . X. ()сг ()г(1), I

15 равную сумме модулей всех ее элементов. Полученная норма матрицы иэ первого сумматора 12 поступает в первый блок 13 деления, где формируются значения ) (K+1), равные

Кб>

Y1> Pf» + » <а>1> <,>»<,>Ц

Значения (К+ 1) поступают в блоки 10 и 14 умножения. Во второй блок 14 умножения из второго блока 11 оперативной памяти поступает значение оценки параметров объекта идентификации, вычисленное на предыдущем такте.

Таким образом, во втором блоке 14 умножения вычисляются значения

30 (К+1) К (К+! ) Х(К), которые поступают на вычитающий вход второго сумматора 15. Из второго блока 11 оперативной памяти значения оценки Х(К) подаются в третий блок 6 умножения, л

35 где формируется значение F(K+1)X(K) .

Это значение поступает на вычитающий вход третьего сумматора 5, на суммирующий вход которого из первого бло40 ка 2 оперативной памяти подаются значения выходного сигнала Y(K+1) и третий сумматор 5 формирует значения

a л

Y(K+1)-F(K+1)X(K)), которые подаются в четвертый блок 10 умножения. Чет45 вертый блок 10 умножения формирует значения

5 15 блока 17 умножения поступают на суммирующие входы сумматоров 19 и 20.

Значения и . Y(K-rn+j) иэ шестого блока 18 умножения поступают иа второй суммирующий вход сумматора 19, где формируются значения и - m j(Y(K+m+jt>)1Y(K-m+j))

>=о и вычитающий вход сумматора 20, где формируются значения ъ

К а (Y(K+m+j+1)-К(К-m+j)) .

>-<>

Полученные значения из сумматоров

19 и 20 поступают в седьмой блок 21 умножения, где формируются их произведения. Полученные произведения из седьмого блока 21 умножения поступают в шестой сумматор 23. Сюда же из третьего блока 22 оперативной памяти подается значение априорной дисперсионной матрицы вектора помех измерений Ц.

Ыестой сумматор 23 формирует значения дисперсионной матрицы вектора помех измерений Q(K+1), которые подаются в третий блок 22 оперативной памяти и записываются вместо априорных данных для -использования на следующих шагах вычисления дисиерсионной матрицы. Значение матрицы Я(К+1) подается также во второй блок 24 деления. Так как дисперсионная матрица имеет диагональный вид, то для получения обратной матрицы необходимо и достаточно ее диагональные элементы заменить их обратными значениями.

Сформированная во втором блоке 24 деления обратная дисперсионная матрица вектора помех измерениИ записывается в четвертый блок 25 оперативной памяти. Значение обратной матрицы (! (К+1) из четвертого блока 25 оперативной памяти подается на первый 4 и четвертый 10 блоки умножения. Первый блок 4 умножения формирует произведение

Р (К+1)(> (К+1)F(K+1), которое поступает на сумматор 7, в котором происходит накапливание значений

IH< Т ° -! Р (i)Q (i)F(i).

1=!

Данная матрица служит для корректировки элементов матрицы R, записанных предварительно в первый блок 8 памяти. Из первого блока 8 памяти значения априорной дисперсионной матрицы вектора идентифицируемых пара-1 метров объекта R поступают на восьмой сумматор 9, где суммируются с элементами матрицы

<<»+1 » "<К+1)1> (Ка>)(К(К -1> .F(K+>) к(к)), 50 которые подаются на суммирующий вход второго сумматора 15. На второй суммирующий вход второго сумматора 15 л подается значение оценки Х(К) из второго блока 11 оперативной памяти. Таким образом, сумматор 15 формирует значения вектора оценки идентифицируемых параметров объекта, равные на К+1-м шаге

X(K+1) =X(1C) — (+1)R (Kt1)X(K) +

+t K+1)F (ê+t)ö (к-1)(т(к+ >л

-F(K+1)X(K)) .

1520478 занные с неточностью задания априорной дисперсионной матрицы вектора идентифицируемых параметров объекта.

Синхронизация устройства осуществляется следующим образом.

В предварительно побнуленном" устройстве производится запись предварительно рассчитанных априорных данных. Так, например, во второй блок 16 памяти записываются рассчитанные по данным о величине интервала сглаживания и порядке конечной разности r коэффициенты а, а в третий блок 22 оперативной памяти закисывается априорная дисперсионная матрица вектора помех измерений Ц. В устройстве организован синхронный принцип накопления, вычисления и хране- 20 ния информации и использован конвейерный режим работы. При этом режим

"накачки" входной информации определяется временем выполнения процесса вычисления. С такой же скоростью выдаются результаты вычислений. В приведенной структуре производится обработка сигналов в каждом блоке по мере их накопления во входных регистрах, Таким образом, различные элементы уст-З0 ройства осуществляют одновременно обработку информации по своим алгоритмам с различным временем окончания работы и затем передают результаты решений на следующие блоки, работа 35 которых начинается после получения предыдущих значений вычисленной информации.

Общая работа блоков синхронизована с генератором тактовых импульсов 40 (не показан).

Предложенное устройство по сравнению с известным обладает более высокой точностью идентификации, обусловленной возможностью на каждом шаге 45 идентификации уточнять значения диагональных элементов дисперсионной матрицы вектора идентифицируемых параметров объекта и.тем самым исключить методические ошибки оценивания, свя1

Формула изобретения

Адаптивное устройство для идентификации линейных объектов, содержащее блок расчета дисперсий, первый блок памяти, последовательно соединенные первый блок оперативной памяти и первый блок умножения, последовательно. соединенные первый сумматор, первый блок деления, второй блок умножения, второй сумматор, второй блок оперативной памяти, третий блок умножения, третий сумматор и четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым входом первого блока умножения, третий входс выходом первого блока деления, а выход - с вторым входом второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом второго блока оперативной памяти и с вторым входом второго блока умножения, второй выход первого блока оперативной памяти подключен к второму входу третьего сумматора, первый и второй информационные вхо.и — соответственно к входу и выходу объекта, третий и четвертый выходысоответственно к первому и второму входам блока расчета дисперсий, подключенного выходом к второму входу первого блока умножения и четвертому входу четвертого блока умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности идентифи1 кации, в устройство введены четвертый и пятый сумматоры, четвертый сумматор подключен выходом к первому входу пятого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход — с входом первого сумматора и с третьим входом второго блока умножения, вход,седьмого сумматора соединен с выходом первого блока умножения.

1520478

1520478

Составитель А.Лащев

Техред Л.Олийнык Корректор И.Самборская

Редактор В.Данко

Заказ 6756/48 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101