Устройство для идентификации объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«>960741 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.06. 79 (21) 2782268/18-24

И1) М. Кп. с присоединением заявки N9—

G 05 В 23/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2309. 82. Бюллетень ¹ 35 (З) УДК 62-50

/ (088. 8 (72) Авторы изобретения

A.È.HàðèHoâ и .В.В.Гусев (71) Заявитель . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к. управлению стационарными и нестационарными объектами и может найти широкое применение при проектировании систем и испытаниях различных объектов.

Известно устройство. идентификации линейного объекта (1 ), описываемого в векторном виде

: Ги1-C Æ Û,, (1) где С вЂ” вектор параметров объекта;

2 — вектор фазовых координат, основанный на коррекции параметров подстраиваемой модели сигналом, пропорциональным интегралу разности сигналов с выхода объекта и подстраиваемой модели. Иинимиэируется квадратичный показатель качества:

Э(С)=(ХЫ-СтГи3Пи11) (2) по следующей итерационной формуле

СГи 3 = с (и-1)+, (х и3 )-C Еи-.13хСи 3Щи 3 !

Ии1) нли в непрерывном варианте „ (xnan 3-С Ь-137. и) и3,1,4) 2

Известен также способ идентификации линейного объекта с временной корреляцией входных сигналов, основанный на коррекции параметров подстраиваемой модели сигналом, зависящим от соотношения расстояния от исходного начального значения оценки на (n-1)-ом шаге оценивания до и-ой гиперплоскости и до (и-1)-ой гиперплоскости так, что если расстояние до и-ой гиперплоскости больше расстояния до (n-1)-ой гиперплоскости,.то сигнал пропорционален интегралу разности сигналов с выхода объекта и подстраиваемой модели, начальное значение оценки для и-го шага оценивания берут равным исходному начальному значению оценки на (n-1)- ом шаге оценивания, а если расстояние до (и)-ой гиперплоскости меньше или равно расстоянию до (n-1)-ой гиперплоскости, то сигнал на и-ом шаге оценивания пропОрционален интегралу разности с выхода объекта и подстраиваемой модели, а эа начальное значение оценки для и-го шага оценивания и за исходное началь- ное значение оценки на и-ом шаге оценивания берут оценку на (и — 1)-ом шаге оценивания.

960741

В результате идентификацию проводят по формулам л

ХЕ»)-С Си-13 Еи) СЕ»3= сЕи-1)+ т Е Си) (5) 2 Ги12Е»3

C f»-13= С ЕИ-13+с Е» 3(СЕ»-21 -С СП-1)) (6) 1 если о (СE»-13, .с Си 3ЬДЧЮТ»-23

4Cnl- Йси- 3) (7) О, в других случаях, лт г

10 гДе 3 (cEml,СМ 2.тгк3Ык3 . (хСЧ-ctm32tx3 квадрат — расстояния от исходного значения СЕв)для К-го шага оценивания до К-ой гиперплоскости(2) .15

Недостатком способа идентификации линейного объекта по формулам (3) и (4) является относительно невысокое быстродействие при сильной временной корреляции ZЕп) и,,ф следовательно, невысокая точность оценивания при дрейфе параметров.

Способ идентификации линейного объекта по формулам (5) — (8) дает повышенное быстродействие при сильной временной корреляции Z(n), однако неполностью использует возможности для увеличения скорости сходимости в случаях, когда снап) = О, переходя к вычислению оценки. по формулам (3) и (4) .

Наиболее близким к предложенному является устройство для идентификации объекта, содержащее последовательно соединенные первый блок множителей, первые входы которого соединены с входами объекта, первый сумматор, второй сумматор, второй вход, которого соединен с выходом объекта, а вход соединен с первым входом делителя, второй вход которого соеди- 4О нен с выходом третьего сумматора,входы которого соединены с выходами блока квадраторов, входы которого соединены с первыми входами второго блока множителей и входами объекта, 45 а вторые входы второго блока множителей соединены с выходом делителя

Г2Ъ

Недостаток известного идентификатора — низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Для достижения цели идентификатор содержит множитель, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход соединен с выходом делителя, блок логики, вход которого соединен с выходом множителя, блок интегрирования, управляю- 60 щий второй вход которого соединен с выходом блока логики, первые входы блока интергирования соединены с выходами второго блока множителей, первые выкоды блока интегрирования 65 соединены с вторыми входами первого блока множителей.

Коррекцию оценки при Еп3 = 0 проводят следующим образом.

Если расстояние от исходного начального значения оценки до (n+1)-ой гиперплоскости больше расстояния.до (п-1)-сй гиперплоскости, то за начальное значение оценки для (и+1)-ro шага оценивания берут исходное начальное значение оценки на (n-1)-ом шаге оценивания, а сигнал коррекции на (и+1)-ом шаге оценивания пропорционален интегралу разности сигналов с выхода объекта и подстраиваемой модели.

Здесь дополнительно введена коррекция параметров подстраиваемой модели при о f и) = 0 и при расстоянии от исходного начального значения оценки до (n+1)-ой гиперплоскости, большем расстояния до (и-1) -ой гиперплоскости. !

В результате идентификацию проводят по формулам

СЕ»)=СЕ»-13+ " -с Е»-132.С»3 Е»3 (9) .Z E»3ХЕ»3 л сЕи-1) =сЕ" ")+ Ew) (=Е»-2)-сЕи-13) (10) ",BC У (СЕ»-2),СЕ») р (СЕИ-ц qE 13) о, е др гих слхчоях

Ф сЕи+13сЕ»)+ - " -" " " 3z>+g (12) Xtn+13-с г»3 с»+1

СЕ») =CE»3+/Em+1) (cL»-2)-сЕи3) (13) (14),если сЕ»3=о,p (ct»-z),cE»i131

L»++13 p (cE» -я3,с(и-131 о, е дРхг»х слччс ях, лт где Р (СЕ»,) СЕл)) (xEKl-С Em J хЕкЗ

2.тtxlitxl

0fn-2) — исходное начальное значение оценки.

На фиг.1 представлена геометрическая интерпретация для двумерного случая; на фиг.2 — функциональная схема предлагаемого устройства.

Точка С»ОЕ ).- исходное начальное значение оценки, остается постойнной до тех пор., пока расстояние от нее до очередной гиперплоскости возрастает, а меняется тогда, когда расстояние от нее до и-ой гиперплоскости будет меньше или равно расстоянию до (n-1)ой гиперплоскости, становясь равной своей проекции на (n-1)-ую гиперплоскость. В этом случае за оценку на п -ом шаге берут проекцию оценки на (n-1)-ом шаге оценивания на и-ую ги960741 ти

А,если р (с Ги-1),ХГи)) >р ©и-цЯ 151

1.(и) (15) 5 0, В АРУГИХ С p YuasX

1,еслисеГи)=0,p (P(n-gg cIq+1р ,0 ""5= (й-И,съ Ц

О ЬДРУГиХ слУчОЯХ (16) «„5+ x(8)-c ь-1j 7. I:è 1

II 2.Te 5 II .

20 (20) Входные сигналы объекта 1 идентификации поступают на первые входы второго блока 2 множителей, вторые входы которого соединены с выходом делителя 3, а выходы соединены с первыми входами блока 4 интегрирования, первые выходы которого соединены с вторыми входами первого блока 5 множителей, первые входы которого соединены с входами объекта 1 идентификации, а выходы соединены с входами первого сумматора 6.

Выход второго сумматора 7, первйй вход которого — вычитающий— соединен с выходом первого сумматора 6, а второй выход соединен с выходом объекта 1 идентификации, соединен с первым входом делителя

3, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 8, входы которого соединены с выходом блока квадраторов 9, входы которого соединены с входами объекта 1 идентификации. Первый вход множителя 10 соединен с первым входом делителя 3, а второй вход множителя 10 соединен с выходом делителя 3, а выход соединен с входом блока 11 логики, выход которого соединен с управляющим вторым входом блока 4 интегрирования, а вторые выходы блока 4 интегрирования. служат выходами устройства и на них получают оценки параметров объекта

1 идентификации.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, при отсутствии сигналов с входов и выхода объперплоскость, и исходное начальное значение С„о ) становится равным

С(п-1). Это соответствует способу идентификации по формулам (5) — (8).

В случае расстояния до и-ой гиперплоскости, меньшем или равном расстоянию до (и-1)-ой гиперплоскости, сравнивают расстояние.от Cq I. j до (n+1)-ой гиперплоскости с расстоянием до (n-1)-ой гиперплоскости и если последнее меньше, то исходное начальное значение остается равным

Йх0 . j, за оценку íà и-ом шаге берут проекцию оценки на (и-1)-ом шаге оценивания на и-ую гиперплоскость, а за оценку на (n+1)-ом шаге оценивания берут проекцию исходного начального значения био() íà (n+1)-ую гиперплоскость, если же расстояние от око 1. ) до (n+1)-ой гиперплоскости меньше расстояния до (n-1)-ой гиперплоскости,„то исходное начальное значение С дГ )перемещается в точку

С(n-13, оценка на и-ом шаге оценивания равна проекции C(n-1) íà и-ую гиперплоскость, а оценку на (п+1)— ом шаге ищут, сравнивая расстояния от C(n-1) до и-ой и (n+1)-ой гиперплоскостей. В данном случае исходным начальным значением оценки до четверл того шага оценивания остается C E )., . Так как расстояние от О„о до пятой гиперплоскости меньше расстояния до четвертой, то за оценку на пятом шаге оценивания берут проекцию оценки на четвертом шаге оценивания на пятую гиперплоскость (C5, С„ ) ° До этого шага оценивания оценкй предлагаемого способа (С к„.) и известного способа (C„.) совпадают. Так как расстояние от С<0Е )до шестой гиперплос йости больше расстояния до четвертой, 40 то Сх (. 1остается исходной начальной оценкой для шестого шага оценивания и оценка на шестом шаге оценивания будет равна С<< а так как расстояние от б„о 1 до седьмой гиперплос- 45 кости меньше расстояния до шестой, то исходным начальным значением оценки для седьмого шага оценивания становится Ск, а оценка на седьмом шаге оценивания будет равна С . 50

Согласно известному способу идентификации оценка на шестом шаге оценивания равна С, исходным начальным значением для седьмого шага оценивания будет С6, а оценка на седьмом шаге оценивания равна С C - искомое решение.

Изобретение повышает быстродействие, так как более.голно используются возможности коррекции параметров подстраиваемой модели.

Дополнительное введение блока ин-. тегрирования с управляющим входом, блока логики и множителя существенно повышает быстродействие идентификации. 65

Блок логики реализует эависимоси выдает сигналы с En) и р 1п+1) на управляющий начальными условиями вход блока интегрирования, реализующего зависимости

С(и-1) =С(И-1)+ Ги)(С(и- )-ССи-15) (1S) % хги+15-с Си5хь.45 (19)

С(и ) = C5) и+ „1

СЬ)=сЬ) = 0 + ) (С?и-25-с Еи)).

9б0741 екта 1 идентификации, с выхода блока 11 логики на управляющий второй вход блока 4 интегрирования управляю° щие сигналы Q и, не выдаются, с первых и вторых выходов блока интегрирования выдаются исходные начальные значения оценок. С поступлением сигналов с входов объекта 1 идентификации на первые входы первого блока 5 множителей результат умножения суммируется в первом сумматоре 6 и пода- 10 ется на второй сумматор 7, с выхода которого разность между выходом объекта 1 идентификации и модели поступа- ет на делитель 3, где делится на сумму квадратов сигналов Zt,n), поступающих с квадратора 9, полученную в третьем сумматоре 8.

С выхода второго сумматора 7 ре-. зультат поступает на первый вход множителя 10, второй вход блока 3, и на вторые входы второго блока 2 множителей, а на второй вход множителя 10 поступает результат деления из делителя 3. Результат умножения иэ множителя 10 поступает на вход блока 11.логики, в котором реализуется Формула (15), и с выхода блока 11 логики выдается сигнал

Q(n) = 1 или gfng= 0 на управляющий второй вход блока 4 интегрирования, реализующего зависимости (17) и (18) . На вторых выходах блока интегрирования получают оценки Cfn).

В случае g$n) = 1 исходное значение оценивания не меняется в соответствии с (18) и с первых выходов блока 3S

4 интегрирования поступают сигналы

Cgn-2 j на первые входы второго блока 5 множителей. Этот процесс будет повторяться, если на следующих ша- гах оценивания сигналы с я) будут 40 равны единице. С появлением сигнала .

gran J = 0 на управляющем втором входе блока интегрирования, изменяются исходные начальные значения оценивания в соответствии с (18) и оценка 45 на этом шаге оценивания вычисляется в соответствии с (17) и (18) . В момент поступления сигналов Zfn+1) и . хоп+1) с первых выходов блока 4 инл тегрирования выдается сигнал C(n- ), и в блоке логики, в соответствии с (15) и (16) вырабатывается сигнал

P(n+ 1), равный нулю или единице, который поступает на управляющий второй вход блока 4 интегрирования, в котором, в зависимости от значения

55 Яп+1) реализуются (19) и (20). При

PPn+1) = 1 оценки С(п+1) выдается с вторых входов блока 4 интегрирования.

Получение оценок на последующих шагах аналогично рассмотренному при сигналах Ztn) и х п). В случае р Pn+1) = О, в соответствии с (19) и (20) оценка С in+1) вычисляется аналогично оценке Ct n ) при g t; и) = 0 ..

Введение более полной коррекции параметров подстраиваемой модели, реализованной множителем, блоком логики и блоком интегрирования с уп1 равляющим вторым входом позволяет получить оптимальные оценки параметров за меньшее число итераций, что позволяет сократить время получения оценок или с большей эффективностью производить управление объектов.

Формула изобретения

Устройство для идентификации объекта, содержащее последовательно соединенные первый .блок множителей, первые входы которого соединены с входами объекта идентификации, первый сумматор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом объекта идентификации, а выход — с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, входы которого соединены с выходами блока квадраторов, входы которого соединены с первыми входами второго блока множителей и входами объекта идентификации, а вторые входы второго блока множителей соединены с выходом делителя, о т л и ч а ю— щ .е е с я тем, что, с целью повыше-. ния быстродействия, оно содержит мно-. житель, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход соЕдинен с выходом делителя, блок логики, вход которого соединен с выходом множителя, блок интегрирования, управляющий второй вход которого соединен с выходом блока логики, первые входы блока интегрирования соединены с выходами второго блока множителей, первые выходы блока интегрирования соединены с вторыми входами первого блока множителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М., "Наука", 1968, с.157-158.

2. "Автоматика и телемеханика", М., 1979, 9 1, с.73 (прототип).

960741

Составитель A.Ëàùåâ !

Редактор О.Юрковецкая Техред З.Палий Корректор Н.Король

Заказ 7277/55 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 30 35, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4