Система идентификации параметров объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскнх

Социалистических

Республик (ii>949635 (61) Дополнительное к авт. свид-ву-" (22) Заявлено 28. 10. 80 (2! ) 2998655/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпубликовано 07,08.82.Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 07. 08.82

151)М.Кп з

G 05 В 13/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t53} УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.А.Балонин, О.A.Ëåîíòüåâ и О.С.Попо (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехййтееиий.„ институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (54) СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ OBbEKTA

Х = АХ+ BU (1)

U -ЬХ > (2) 15

Х - ВХ;

D * A-BL.

ЗО (4) Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности адаптивных систем управления подвижными объектами.

Известна система идентификации параметров объекта, в которой подстраивается под объект его динамическая модель с целью минимизации сигнала, характеризующего степень несовпадения их выходных переменных (1) .

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система идентификации параметров объекта, содержащая первый блок реализации алгоритмов идентификации, модель, последовательно соединенные объект идентификации и блок сравнения, вход модели подключен к входу объекта идентификации, а выход — к второму входу блока сравнения Ь2 .

Ограниченные функциональные возможности этой системы обусловлены тем, что она не может удовлетворительно справляться с вырожденными задачами параметрической идентификации, которые достаточно часто встречаются при построении адаптивных систем управления подвижными объектами.

Особенности таких задач состоят в том, что из-за недостатка информации об идентифицируемом объекте су5 ществует целое множество моделей объекта, одинаково хорошо позволяющих минимизировать сигнал невязки реакций модели .и объекта.

Рассмотрим в качестве примера линейную динамическую систему, замкнутую линейным законом управления: где ХЕ R - вектор состояния объекта;

U c Rп - вектор управления;

А и  †вещественные матрйцы соот20 ветствующих размерностей, характеризующих объект; вещественная матрица коэффициентов линейного закона управления.

Ясно, чтб во всем фазовом пространстве R любое решение можно получить как решение однородной системы

949635

Но тогда существует несчетное множество систем

X AX+ 8+U неадекватных исходной А А, В ф В, но

+ + 5 имеющих одинаковое с исходной системой решение при том же законе управления U " - LX.

Для этого достаточно, чтобы

l0

А -В Ь - Р =.АВЬ. (6)

Равенство (6) допускает неединственное решение относительно матриц

AÔ и В+. 15

Заметим. что для каждого конкретного решения системы

x(t) = е х, 20 множество возможных моделей еще шире, для этого необходимо и достаточно, чтобы

Rank (x„ . Dx:, D x D х )<и, (7)

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей системы за счет обеспечения возможности решения вырожденных задач идентификации.

Поставленная цель достигается тем, З что система содержит последовательно соединенные блок запрета, блок памяти, смеситель, второй блок реализации алгоритмов идентификации, коммутатор, вход и выход объекта идентификации подключены соответственно к первому и вто- рому входам блока запрета, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока реализации алго.ритмов идентификации, подключенного 4Q выходом к второму входу коммутатора, второй выход блока запрета через блок памяти и смеситель подключен к второму входу второго блока реализации алгоритмов идентификации, выход блока сравнения соединен с управляющими входами блока запрета и коммутатора, выход которого подключен к входу коррекции модели.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемой системы; на фиг.2— траектория движения системы с несколькими вырожденными участками движения, пронумерованными цифрами в соответствии с множествами возможных моде.рей й,, 52 <, яэ, (AÀ:, ф — поло55 жениф адекватной объекту идентификации Йодели. Символом О помечены стрелки, указывающие изменение положения модели (А+ : В+) в результате работы канала оперативной идентифи- 60 кации, символом D - канала долговременной идентификации.

Система включает объект 1 идентификации, модель 2, блок 3 сравнения, первый блок 4 реализации алгоритмов,65 идентификации, блок 5 запрета, блок б памяти, смеситель 7, второй блок 8 реализации алгоритмов идентификации, коммутатор 9.

Входы объекта 1 идентификации и модели 2 соединяют, на них подается сигнал управления U.Âèõîäíûå сигналы Х и Х соответственно объекта идентификации и модели поступают на блок 3 сравнения, который формирует вектор их невяэки

Первый блок реализации алгоритмов идентификации образует канал оперативной идентификации.

Блок 6 памяти, смеситель 7 и второй блок 8 реализации алгоритмов идентификации, соединенные последовательно, образуют канал долговременной идентификации. На входы обоих каналов через блок 5 запрета могут поступать выборки входных и выходных сигналов объекта U и Х. Выходы каналов через коьвеутатор 9 соединены с входом коррекции модели.

Коммутатор 9 и блок 5 запрета представляют из себя пороговые устройства, управляемые величиной вектора невязки, поступающей с блока 3 сравнения на их управляющие. входы.

Система работает следующим образом.

На первом этапе движения никакой оценки параметров модели еще не выработано, выходные сигналы блоков объекта 1 идентификации и em модели

2 значительно отличаются и вектор невязки Й с выхода блока 3 сравнения велик. Способ формирования вектора невязки может быть самый различный, наиболее логично представлять его в виде разности выходных переменных

7, = =Х-Х с усреднением на интервале идентификации. Коммутатор 9 - пороговое устройство, управляемое величиной вектора невяэки . Когда вектор невязки велик,. коммутатор подключает к входу коррекции модели канал оперативной идентификации (блок 4). Блок 5 запрета — также пороговое устройство, работающее синхронно с коммутатором. При большой величине вектора невязки Ц блок запрета пропускает выборку исходных данных Х и U на входы каналов оперативной и долговременной идентификации.

Канал оперативной идентификации (блок 4) представляет из себя цифровое вычислительное устройство, которое реализует алгоритм параметрической идентификации, гарантирующий получение „единственной оценки

G (А : В+) на множестве возможнйх оценок é .

Эта оценка Со через коммутатор подается на вход коррекции модели. Модель может быть реализована как средствами вычислительной, так и

949635 аналоговой техники, через вход кор рекции происходит настройка ее пара. метров. После этого вектор невязки на первом участке минимиэируется, коммутатор, переключает вход коррекции модели на канал долговременной 5 идентификации, а блок . запрета не пропускает на входы каналов оперативной и долговременной идентификации выборки исходных данных, уже не несущие информации. Поскольку в блоке памяти 10 ранее ничего не хранилось, то в результате работы канала долговременной идентификации оценка G> ничем на этом этапе не отличается от оценки бр. Так продолжается до тех пор,пока система не выйдет на второй участок движения. Поскольку старая модель не в состоянии верно отобразить характер этого движения, то вектор невязки резко возрастает. Блок запрета пропускает новую выборку исходных данных на входы каналов оперативной и долговременной идентификации. Коммутатор снова переключается на канал оперативной идентификации, где быстро вырабатывается новая оценка С = (А :. В+ )

После этого вектор невязки (уменьша-. ется и коммутатор снова переключается на канал долговременной идентификации.

Канал долговременной идентификации работает параллельно рперативному, но к нему уже не предъявляется столь жестких требований относительно времени работы, поэтому во втором блоке реализаций алгоритмов идентификации может применяться более точный и сложный ал-35 горитм параметрической идентификации.

Блок б памяти организуется по принципу стековой памяти и может быть выполнен с помошью любого оперативного запоминающего устройства. Это означа-4р

1 ет что по мере поступления в него выборок старые выборки сдвигаютя в памяти, освобождая место новым, и по истечении конечного числа тактов,определяемого размерами памяти (, старые выборки. вообще вытесняются иэ памяти.

Такая структура позволяет адаптироваться к нестационарности параметров объекта идентификации за счет "обновления" памяти. С поступлением каждой . О новой выборки Х и U s память включается смеситель 7. Функции этого блока несложны, он имеет доступ к каждой ячейке памяти, составляет обобщенную выборку из поступивших и хранящихся ранее в памяти выборок исходных-данных - и активизирует второй блок реализации алгоритмов идентификации. Эти функции можно реализовать с помощью устройства на логических элементах или с помощью цифрового вычислительного уст40 ройства. В нашем случае в памяти хранится уже две выборки, принадлежащие первому и второму участку идентификации, поэтому второй блок реализации алгоритмов идентификации по обобщен- g5 ной выборке получает оценку Gy (Л". В )з, принадлежащую пересечению множеств я „и я . Через коммутатор эта оценка поступает на вход коррекции модели 2. Таким образом работает система и при большем числе разнотипных участков движений.

Повторяющиеся участки движения с одинаковым множеством возможных моделей не вызывают уже рост вектора невязки, так как оценка принадлежит пересечению всех пройденных множест=.

Это позволяет адаптироваться к избыточной информации и существенно экономить память.

По получении наиболее общей оценки процессы идентификации в .системе могут быть остановлены, так как блок запрета блокирует доступ в память ненужной информации, канал долговременной идентификации уже переработал всю хранящуюся в памяти информацию, а канал оперативной идентификации выключен коммутатором. Это позволяет значительно экономить вычислительные мощности (они могут быть освобождены для выполнения операций другого характера).

Реализовать все указанные блоки в системе можно с использованием устройств самого разнообразного характера, в том числе и на базе цифровых вычислительных машин или микропроцессоров совместно с аналоговой техникой.

Таким образом, предлагаемая система имеет более широкую область применения за счет того, что может использоваться в случае вырожденных задач идентификации, которые часто встречаются при построении адаптивных систем управления подвижными объектами.

Формула изобретения

Система идентификации параметров объекта, содержащая первый блок реализации алгоритмов идентификации, модель, последовательно соединенные объект идентификации и блок сравнения, вход модели подключен к входу объекта идентификации, а выход - к второму входу блока сравнения, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она содержит последовательно соединенные блок запрета, блок памяти, смеситель, второй блок реализации алгоритмов идентификации,коммутатор, вход и выход объекта идентификации подключены соответственно к первому и второму входам блока запрета, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока

949635 реализации алгоритмов идентификации, подключенного выходом к второму входу коммутатора, второй, выход блока запрета через блок памяти и смеситель подключен к второму входу второго блока реализации алгоритмов 5 идентификации, выход блока сравнения соединен с управляквцими вХодами блока запрета и коммутатора, выход которого подключен к входу коррекции модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 693342, кл. G 05 В 23/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

М 703779, кл. G 05 В 13/02, 1980 (прототип).

949635

Составитель В. Кузин

Техред К. Мыцьо Корректор С Шекмар

Редактор А. Лежнина

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5753/38 Тираж 914 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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