Адаптивный идентификатор

 

Изобретение относится к управлению стационарными и нестационарными объектами и может найти широкое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов. Предлагаемый адаптивный идентификатор обеспечивает высокую точность идентификации объектов, имеющих выраженную экстремальную характеристи

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

47515 А1 (19) (И) gal()g C- 05 В 13/02

:.:1)ЙМФЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMV СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД4РСТИЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4711632/24 (222 29,05 ..89 (46} 07,05.91, Бюл. Р 17 (72) А.Е.Ачкасов, E.Â.Áîäÿíñêèé, lO.А.Бобровский, О.K.Èëoímí и Н.И.Орешко

{53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 957168 ° кл, О 05 В 13/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

И 1136115, кл. С 05 В 23/00, 1985.

2: (54) А,ПАЛТИВ%Й ИГЖНТИФИКАТОР (57) Изобретение относится к управлению стационарными и нестационарными объектами и молсет найти широкое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов.

Предлагаемый адаптивный идентификатор обеспечивает высокую точность идентификации объектов, имеющих выраженную экстремальную характеристи1,64 7515 ку, поскольку реализует одношаговый адаптивный алгоритм идентификации; квадратичных моделей, что позволяет настраивать параметры нелинейных объ-,, ! ектов. Устройство содержит объект 1 идентификации, первый квадратор 2, первый блок 3 умножения, второй блок

4 умножения, первый сумматор,5, третий блок 6 умножения, блок 7 опе - 10 ративной памяти, второй сумматор 8 третий сумматор 9, второй квадратор

Изобретение относится к управлению стационарными и нестационарными объ1ектами и может найти применение при 20 проектировании и испытаниях различных систем и объектов. .Цель изобретения — повышение точности идентификатора в условиях нелинейности объекта идентификации, 25

Йдентификатор реализует адаптивный алгоритм идентификации квадратичных моделей и предназначено для идентификации нелинейных объектов, имеющих выраженную экстремальную характерис-. тику. Относительно непрерывного объекта идентификации предполагается, что он описывается квадратичной Chopмой у()=аа+Ь"х(.)+х (t)c x(t)+v(t), (1) „ где y(t) — скалярный выход объекта," а,Ь,с1 - соответственно скаляр, (m и 1)-й вектор, (ш х;ш.)-яматрица неизвестных парамеч 0 ров объекта, подлежащих оценке (в случае, если объ- ект нестационарный, эти параметры являются функцией времени?;

x(t) — (в+1)-й вектор входов объ. екта;

v(t) . — помеха с ограниченным вто. рым моментом;

- непрерывное время.

В соответствие объекту ставится дискретная настраиваемая модель (2} я д .( т а„, 0,5ь„., 55 где h — — -- - симметричная

hh/

О, 5Ъа. 1 с n-<. положительно определенная матрица оценок параметров

10, четвертый сумматор 11, блок 12 деления, блок 13 опорных напряжений, третий квадратор 14, пятый сумматор

: 15, пороговый элемент 16 и связи между элементами, Новым является введение в устройство, блока 13 опорных напряжений, третьего квадратора 14, пятого сумматора 15, порогового элемента 16 и новых связей между элементами. 1 ил, объекта на (n-1)-й итерации.

На чертеже приведена функциональная схема адаптивного идентификатора для многомерного объекта управления с m входами и одним выходом.

Адаптивный идентификатор содержит объект 1 идентификации с m входами и одним выходом, первый квадратор 2, первый 3 и второй 4 блоки умножения, первый сумматор 5, третий блок б умножения, блок 7 оперативной памяти, второй сумматор 8, третий сумматор

9, второй квадратор 10, четвертый сумматор 11, блок 12 деления, блок 13 опорных напряжений, третий квадратор

14, пятый двухвходовый сумматор 15, пороговый элемент 16, открывающийся, если на его информационный вход подается положительный потенциал„ и задатчик 17 требуемого значения параметра точности идентификации, Адаптивный идентификатор работает следующим образом.

Входной сигнал х подается одноП временно на входы объекта 1 идентификации, первого квадратора 2, где определяется вектор х, и группу

2 пэ входов первого блока 3 умножения, а с блока 13 опорных напряжений сигнал, соответствующий единице, поступает на первый вход третьего сумматора 9, в котором вычисляется квадрат нормы расширенного вектора входов

tj х t(, и на второй вход первого блока 3 умножения, где определяются значения элементов матрицы х„х„ при

k g Выходной сигнал у„ с вйхода объекта 1 идентификации поступает на вход четвертого сумматора 11, а на вход второго сумматора 8 подаются сигналы с выходов третьего блока б

5 164 ,умножения, который реализует-операцию поэлементного умножения коэффициентов матрицы Ь ., при k » 1, значения которых записаны в блоке 7 оператив. ной памяти, на значения сигналов, поступающих с выходов первого блока 3 умножения. В результате операции сум мирования во втором сумматоре 8 на его выходе появляется сигнал, соответствующий значению квадратичной формы у x h .õ „, который подается л т на инверсный вход четвертого сумматора 11, где вычисляется ошибка иденA тификации у =(„-у„=у„-хйЬ „.,х „ од ется на вход третьего кэадратора 14 и вход делимого блока 12 деления, на вход делителя которого поступает сигнал с выхода второго квадратора

1О, соответствующий значению ((х,((.

На первые входы первого сумматора

5 поступают сигналы с блока 7 оперативной памяти, а на вторые входы — . сигналы с второго блока 4 умножения, соответствующие значениям элементов матРицы в х„х z nPu k «

vA хлев-<хп T

Ь=h +" — — -- — -хх

П Н llx а на первой группе выходов — значения элементов матрицы Ь при k Й j êîòîрые записываются в блок 7 оперативной памяти, Значение матрицы оценок h с вторых выходов первого сумматора 5 подается на информационные входы порогового элемента 16, который может находиться в двух состояниях: "Открыто", если на его управляющий вход подается положительный потенциал и "Закрыто" в противном случае. Управляющий вход порогового элемента 16 соединен с выходом пятого сумматора 15, в котором происходит сравнение требуемого значения параметра точности идентификации U> è квадрата ошибки идентификации на и-м шаге V„=(yz-ó„), котол рый поступает на первый вход пятого сумматора 15 с выхода третьего квадратора 14. В этом случае, если вели7515

6 чина V не превышает требуемого знаЛ

2 чения точности V (V -O< >0), пороговый элемент 16 открывается по управляющему входу, а на его выходах, являющихся и первым выходом устройства, появляются оценки Ь, удовлетворяющие требуемому показателю точности, В противном случае пороговый элемент закрыт и на выходе устройства значения оценок Ьв не появляются, В исходном состоянии на выходе блока 13 опорных напряжений единица, в блоке 7 оперативной памяти записаны начальные значений коэффициентов матрицы hz npu kc j, на втором входе пятого сумматора 15 присутствует сигнал, соответствующий требуемому значению точности идентификации, на вы20 ходах всех остальных блоков нули. На первой итерации сигнал х подается на входы объекта 1 идентйфикации, входы первого квадратора 2 и первые входы первого блока 3 умножения, на

25 второй вход которого и первый вход третьего сумматора 9 поступает единица с выхода блока 13 опорных напряжений.

В результате вычислений в этих

3О блоках на их выходах появляются следующие сигналы: первый кэадратор 2— вектор х первый блок 3 умножения Ф значения элементов матрицы х х при третий сумматор 9 — квадрат нормы расширенного вектора входов

1(х,((. На первые и вторые входы третьего блока 6 умножения подаются значения элементов матриц при k< j соответственно х,х, вычисленные в т (1

4р пеРвом блоке 3 Умножения, и h, записанные в блоке 7 оперативной памяти, а на выходах появляются значения эле- . ментов матрицы (х,x<)Bh при k j, где (7 — символ скоттова произведе45 ния, которые поступают на вход второго сумматора 8, где вычисляется знал т чение квадратичной формы у =x b x> и подается на инэерсньш вход четвертого сумматора 11, на первый вход кото5р рого с выхода объекта 1 идентификации поступает выходной сигнал у .

В результате операции суммирования в четвертом сумматоре 11 на его выходе появляется значение ошибки

55.идентификации на первой итерации

Ч =у -у =у -х h x поступающее на т о вход третьего квадратора 14 и вход делимого блока 12 деления, на вход делителя которого подается значение

t. !л

7 16475

Я х,)I< полученное в результате прохождения сигнала (I х f(через второй квадратор 10. В выходе блока 12 деления сигнал g, = (j х,(((у -х,hoх„) пода-.

-Ф т ется на второй выход адаптивного

5 идентификатора и первый вход второго блока 4 умножения, где вычисляется его произведение с каждым элементом матрицы х хт при k(j с выходов первого блока умножения, а результат подается на вторые входы первого сумматора 5, на первые входы которого с блока 7 оперативной памяти поступают значения элементов матрицы h. ppu о

В результате операции суммирования в первом сумматоре 5 на его вторых выходах появляется уточненное ъ. значение матрицы оценок параметров на первой итерации

20 т

h =Ь + » »вЂ” — - х х у -хлhoõë

< о ) х а на первых выходах — значения эле.ментов матрицы 4 при k j .которые 25

1 записываются в блок 7 оперативной паМЯ ТИ, А

Кроме того, сигнал V, (ó, "у ) с выхода третьего квадратора 14, поступает на первый вход пятого сумматора

15 на втором входе которого постоУ

Ф. янно присутствует сигнал Ч, соответствующий требуемому значению точности идентификации, В результате операции вычитания в пятом сумматоре 15 иа его выходе появляется сигнал

1 V+-V, который подается на управляющийвход порогового . элемента 16, Если разность V -V,. ïîëoæèòåëüíà, пог роговый элемент 16 открывается, а оценки h, поступающие с второго выхода первого сумматора 5 на информационные входы порогового элемента 16, проходят на выход устройства, В противном случае (V+-V < О), поРоговый 45 элемент 16 закрыт и на выходе устройства сигнал не появляется.

На этом первая итерация работы идентификатора заканчивается, В дальнейшем все итерации происходят аналогично первой по мере поступления новых наблюдений.

Адаптивный идентификатор предназначен для восстановления характеристик экстремальных как стационарных, так и нестационарных (дейфующих)

S5 объектов, поэтому работа его не прекращается и продолжается столько времени, сколько требуется для установления закономерностей изучаемого объекта, Если объект квазистационарный, то значения выходных параметров идентификатора (оценки h ) через определенное время устанавливаются и не меняются на участке стационарности. При переходе же от одного участка стационарности к другому, опять происходит уточнение коэффициентов.

Поэтому в схеме не предусмотрена процедура останова идентификатора.

Достоинством изобретения является малый объем используемой оперативной памяти, Это позволяет отказаться от применения мощных ЭВМ в контуре управления и реализовать идентификатор на сравнительно дешевых средствах микропроцессорной техники.

Формула и з обретения

Адаптивный идентификатор, содержащий первый блок умножения, группа входов которого подключена к входам объекта идентификации, а выходы— к первой группе входов второго блока умножения, соединенного выходами с первой группой входов первого сумматора и первой группой входов третьего блока умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами блока оперативной памяти, а выходы— с входами второго сумматора, первый квадратор, подключенный входами к входам объекта идентификации, третий и четвертый сумматоры, второй квадратор и блок деления, о т л и ч аю щ и Й с я тем что с целью повьппе ния точности идентификатора в условиях нелинейности объекта идентификации, в него введены третий квадратор, пятый сумматор, пороговый элемент, блок опорных напряжений, выход которого соединен с входом первого блока умножения и входом третьего сумматора, группой входов подключенного к

-I выходам первого:квадратора„„ а выхо" дом через второй квадратор — к входу делителя блока деления, выход которо

ro, являющийся выходом адаптивного идентификатора, соединен с входом второго блока умножения, а вход делимого — с, выходом четвертого сумматора, соединенного прямым входом с выходом объекта идентификации и инверсным входом — с выходом второго сумматора, первая группа выходов первого сумматора подключена к входам блока оперативной памяти, выходы ко1647515

Составитель А.Лащев

Редактор И,Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 1398 Тираж 482 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарииа, 101

Ю торого соединены с второй группой входов первого сумматора, вторая группа выходов которого соединена с информационными .входамй порогового элемента, выходы которого являются группой выходов адаптивного идентификатора, а управлякщий вход подключен к выходу пятого сумматора, первый вход которого соединен с выходом задатчика требуемого значения параметра точности идентификации, а второй вход — с выходом третьего квадратора, вход которого подключен к выходу четвертого сумматора.