Устройство для идентификации параметров динамического процесса

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1)947825 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 243780 (21) 2961633/18-24 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Опубликовано 300782. Бюллетень Hо 28

РЦМ. Кп.

С 05 В 17/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

f53) УДК62-80 (068.8) Дата опубликования описания 300782 (72) Авторы изобретения

А.Я. Бичуцкий и Б.В. Вдовиченко

,.Ж) 4Я

Г,".

) (71) Заявитель

ХЛХС Г.::,:,.

<54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРИ!БТРОВ

ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к идентификации переменных состояния физического процесса и может быть использовано для их оценки в условиях действия сигналов помехи.

Известен управляемый фильтр, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, ограничитель и интегратор, выход которого соединен с инвертирующим входом элемента сравнения, и цепь управления уровнем ограничителя и коэффициентом передачи интегратора, вход которой соединен с выходом элемента сравнения (,1).

Недостатком этого устройства является невысокая точность оценки сигнала параметра физического процесса.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система идентификации, содержащая последовательно соединенные блок измерения параметров динамического про-, цесса и его динамическую модель (2 ).

Недостатком известного устройства является невысокая тбчность и помехоустойчивость при действии сигналов помехи с ненулевым математическим ожиданием.

Цель изобретения — увеличение точности идентификации и увеличение помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены управляемые ограничители по числу сигналов коррекции модели, входы которых соединены с вторыми выходами блока измерения параметров динамического процесса, а выходы — с вторыми входами модели динамического процесса, выходы которой соединены с управляющими входами соответствующих ограничителей.

На фиг. 1 представлена обо.ая схема системы идентификации параметров физического процесса; на фиг. 2 показан пример реализации устройства для случая идентификации одного параметра; на фиг. 3 представлен фильтруемь|й сигнал.

Устройство (фиг. 1 и 2) включает блок 1 измерения параметров физического процесса (в дальнейшем — блок

1 измерения), модель 2 динамического процесса (в дальнейшем — модель 2), управляемый ограничитель 3 изменения величины сигнала (в дальнейшемограничитель 3), измеритель 4 физического параметра Х (в дальнейшем—

947825 измеритель 4), измеритель 5 скорости изменения физического параметра Х (в дальнейшем — измеритель 5 скорости), интеграторы б и 7, сумматоры 8 и 9.

В устройстве для идентификации параметров динамического процесса (фиг. 1) К выходов блока 1 измерения соединены с К входами модели 2, имеющей e(man) выходов сигналов 1Гл ..

Остальные и-К выходы блока 1 измерения соединены через ограничители

3 с остальными и-К входами модели 2.

Управляющие входы ограничителей 3 соединены с соответствующими выходами модели 2. 15

В устройстве, представленном на фиг. 2, блок 1 измерения содержит измеритель 4 величины физического параметра, выход которого соединен через ограничитель 3 с первым входом 71) модели 2, и измеритель 5 скорости, выход которого соединен с вторым входом модели 2. Выход сигнала «лодели 2 соединен с управляющим входом ограничителя 3. Модель 2 содер- 25 жит два интегратора б и 7, соединенных последовательно через сумматор .

9 и через который интегратор 7 охвачен цепью отрицательной обратной связи. Общая цепь отрицательной обратной связи замкнута через сумматор 8. Первым входом модели 2 является один из входов сумматора 8, а вторым — объединенные третьи входы сумматоров 8 и 9.

Блоком 1 измерения формируются сигналы величины параметров физи\ ческого процесса. Часть из них (сигналы Х ... Х«) поступают с выходов

1(1)...К(1) блока 1 измерения на входы 1(2)...K(2) устройства, модели«4О рубящего физический процесс (модель 2)

Остальные сигналы Х)Г+л ...Х«« поступают на входы ограничителей 3. Выходные сигналы ограничителей 3 поступают на входы К+1(2)...n(2) модели 2. 45

Выходными сигналами модели 2 производится управление ограничителями 3.

Уравнение статической характеристики ограничителя 3 имеет вид

"Р" ()ВÄ «) >() рВ?+ ф, SO огр огр

КОЬХ (t)ФЧХ UÄÄ (t) 2сОМ В?с — — с

««оРр э"о«р ""ро«-р где 0 »,«,р (t) — сигнал, поступающий на вход огРаничителЯ, 0 Е„«„о„р (t ) выходной сигнал ограничителя 3, 6О

И„„ (t.) -управляющий сигнал ограничителя 3, О««„«» 0;„ -соответственно, «ГО«Р максимальный и минимальный уровни ограничителя, Ь вЂ” величина линейной зоны ограничителя 3. 65

Если сигналы Х ° ..Х„ предста+ 4 вить в виде

X;(t) Х .Ь)РР„.(a?, где -Xo„(t) - полезная составляющая сигнала Х.(с),,О; (с) - сигнал помехи, то задачей идентификации является получение - исходя иэ выбранного критерия качества - наилучших оценок

Я (t) сигналов Xt„-(t) °

Сигнал „(t) можно условно представить в зиде

Ф„. (t?=g.(t)+g, (ц, где gÄ(t) — высокочастотная составляющая сигнала,04(), $„ (t) - низкочастотная составляющая сигнала Ф„.(t).

Модель 2, которая выполнена на основе динамического фильтра (например, на основе фильтра Калмана), проектируется таким образом, чтобы обеспечить фильтрацию сигнала X„(t) при действии сигнала помехи „.(с).

Для подавления сигнала g„(t) служат ограничители 3 совместно с линейной частью устройства идентификации.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого изобретения для случая динамической фильтрации одного сигнала.

В системе идентификации (фиг. 2) выходные сигналы блоков 3(сигнал О. ), 4 (сигнал 04) и 5 (сигнал 0 7 пред: ставимы в виде ()+=Xo(t?+ 5 (?РХ(и

О, =) о(t?+g(a)+y(t), 5= Xo(Ь? (Ц где g (t) — высокочастотный сигнал помехи измерителя 5 скорости.

Задачей фильтрации яв«яется получение оценки 9(t) сигнала X,(t).

Согласно структурной схемы (фиг.2) сигнал 0 7 (или сигнал оценки k(t) ) по окончании переходного процесса— при условии у (t)=0 — имеет вид

7 О 7 (1)

71 7ИГ где (в операторной Форме) U,(И q®

«1 Р + 9-7 P + « в q кд 6

1 (р) — сигнал помехи на выходе ограничителя 3.

Уравнение (1) справедливо при следующих соотношениях ко:Гффициентов передачи (фиг. 2): К =I(=1, KS-э Кв- «Ъь К9-7Имея априорную информацию о спектральных характеристикам сигналов

« (t) и Р)(t) коэффициенты К К и КГ«. при проектировании выбир;«ются таки«л образом, чтобы получить необходимое подавление указанных сигна947825 лов помехи. Если такое подавление обеспечивается, т.е.

Ф о, «g(c), в, н(ц

7у) и при этом ф(с) не имеет постоянной 5 составляющей, то 0 2 fF) = Х .(P), т.е. при фильтрации в сигнал Хо(с) не вносятся аМплитудные и фазовйе искажения.

Если в сигнале U4 присутствует О сигнал помехи g(t) и при этом где величина д определяется выражением !

2&U -О Хогр " o

+ (а-з или, во временной области

25 оф)-x,(>+ê +(е " - )

В случае необходимости выходной . 30 сигнал может сниматься с выходов ог-. раничителей 3 (пунктирная линия, фиг. 1). Этот сигнал фильтруется .только за счет ограничения сигнала помехи, присутствующего в .измеряемом сигнале.

Таким образом, предлагаемое изобретение увеличивает точность и помехоустойчивость при идентификации при наличии низкочастотных помех в измеряемых сигналах.

Формула изобретения

Устройство.для идентификации пара-, метров динамического процесса, содержащее последовательно соединенные блок измерения параметров процесса и модель динамического процесса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности идентификации -и помехоустойчивости устройства, оно содержит управляемые ограничители по числу сигналов коррекции модели, входы которых соединены с вторыми выходами блока. измерения параметров процесса, а выходы — с вторыми входами модели динамического процесса, выходы которой соединены с управляющими входами соответствукнщиХ ограничителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2848482/18-09, кл. Н 03 H 21/00, 1980.

2. Ривкин В.В. Использование фильтров Калмана в инерциальных навигационных системах. "Судостроение", Л., 1974, с. 88-95 (прототип).

947825 Риг.2

Составитель A. Лащев

Редактор Е . Папп Техред M. Рейвес Корректор Ю. Макаренко

Заказ 5650/71 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4