Устройство для идентификации нелинейных систем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ti»,960745 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29. l2;80 (21) 3268762/18-24 (фф) М К т э

G 05 В 23/02 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ( (23) Приоритет(33) УДК 62-50 (088. 8) Опубликовано 230982. Бюллетень 11о 35 !

Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

В.В. Кромский и О.В. Ермаков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ

CHCTEN

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при эк- . спериментальных исследованиях систем автоматического управления и регули-, рования, а именно, для экспериментального определения параметров нелинейных систем, а также может быть использовано при организации адаптивного управления, при испытаниях систем управления и при контроле их технического состояния.

Известно устройство для идентификации динамических систем, содержащее генератор пробных синусоидальных сигналов, цепи подстройки двух параметров, интеграторы, Формирующие звенья и фазовые детекторы (1).

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные индикатор переключения исполнительного органа и первый ключ и последовательно соединенные блок управления и вычислитель, входы .которого соединены с выходами соответствующих блоков памяти, вторые выходы блока управления соединены с первыми входами соответствующих блоков памяти, первый вход первого ключа соединен с первым входом вто- . рого ключа, к вторым входам первого и второго ключей подключены соответственно выходы датчика перемещения и датчика скорости перемещения (2 ) .

Недостатком устройства является то, что Функциональные возможности его ограничены, при его применении необходимо нарушать нормальный режим

Функционирования идентифицируемой системы и задавать системе последовательно различные начальные условия движения в точках фазовоф плоскости вблизи границ областей расположения линий переключения. В условиях нормального функционирования системы использование устройства для пассивной идентификации не представляется возможным.

Цель изобретения - растаирение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что идентификатор содержит первые и вторые пороговые элементы, третьи и четвертые ключи и элемент. И, вйход

25 датчика перемещения через соответствующие последовательно соединенные первый пороговый элемент, элемент И и третий ключ соединен .с первым входом соответствующего блока памяти, 30 выход датчика скорости перемещения

960745 соединен через соответствующие последовательно соединенные второй пороговый элемент, элемент И и четвертый ключ с вторым входом соответствующего блока памяти, выходы первого и второго ключей соединены с вторымй входами .соответственно третьих и чет вертых ключей.

На фнг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — график линии переключения исполнительного органа; 10 на фиг 3 — диаграммы, поясняющие соответствие между границами областей и значениями, на которые настроены пороговые элементы.

Объектом идентификации является нелинейная система 1. Устройство для идентификации нелинейных систем содержит индикатор 2 переключений исполнительного органа системы, датчик

3 перемещения систеьы, датчик 4 скорости перемещения систеьы, первый.и второй ключи 5 и 6, блок 7 распознавания переключения, первый и второй пороговые элементы 8 и 9, элемент

И 10, третий и четвертый ключи 11 и

12, блок 13 памяти, блок 14 управления, вычислитель 15. Число элементов

7-13 равно количеству участков линий переключения, используеьых в процессе идентификации., На фиг. 2, в качестве примера, представлены трн УЧастка Lqi Ь 2 и L линии переключения исполнительного органа идентифицируемой системы. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: х и х — фазовые координаты систеьы 35 (перемещение и скорость перемещения)у

Р„, Р и P> — области возможного расположения на фазовой плоскости участков 1 1, 1 2, L> линии переключения (положение границ этих областей ап- 4О риори известно в результате расчетов возможных предельных значений коэффициентов уравнений участков линии переключения, которые зависят от номинальных,проектных значений параметров 45 идентифицируемой систеьы и от диапазонов их допустиьых изменений, вызванных неточностями изготовления, уходами характеристик, старением>; Х„, Х2, Х, Х и Х, Х2, Х» Х - коо1рдина™ 5О границ областей Р1, Р2 < P>1

С,Р— точки линии переключения на

Участках L 1 и L > соответственно, в которых в процессе функционирования идентифицируемой системы происходит переключение исполнительного органа; х ., х; — координаты точек А,В,С и Ь (i - номер участка линии переключения,. j — порядковый номер точки на

1-ом участке); стрелками обозначены направления движения изображающей 6О точки по .фазовым траекториям.

На фиг. 3 показаны диаграмьы, поясняющие соответствие между границамн областей Р„, Р2 и Р и значениями

Х„, Xaо ХЗ, Х1 и Х„, Х2, X3t Х1, на 65 которые настроены пороговые элементы

8 и 9 в блоках 7„, 72, 7> распознавания. На, фиг. 3 для обозначения сигналов на выходах соответствующих пороговых элементов использованы симв ФФы 08„, О9; (1 = 1,2, 3) °

В основу разработки устройства положено использование связей между искоьыми значениями параметров нелинейной системы и значениями координат положения и скорости. движения системы в моменты переключения ее испол,нительного органа. Известно, что этйм моментом на фазовой плоскости соответствуют точки, принадлежащие линиям переключения. Наличие указанных связей позволяет косвенным путем находить искомые параметры.с1„;, Û2, (i =

= l,...,n) нелинейных систем посредством первоначального определения кс эффициентов à <и b. уравнений линий переключения вида х = а;+ Ь;х и последующего расчета искомых параметров d.1 u d.2;, фуикционально связанных с коэффициентами а; и b„. (i - номер участка линии переключения, = 1,...,n; на Фиг. 2 n = 3) °

Коэффициент а; и Ь1 уравнения i-ro участка L1 ëèíèè переключения в процессе идейтификации определяют в результате регистрации пар значений(х 11 < хq и х g1 х21) в моменты nepso-, x .,„B BTopoI o х 2,-, X21 переключейий исполнительного органа на

i-ом участке L линии переключения; а также расчета значений коэффициентов а; и b; уравнения i ãî участка Ь линии пеоеключения по сотношениям. x. ° — х, х X . - X

11 21 2j 11 11 21 х11- х2,. 1 Х1,- Х2.

Искоьые параметры d 1 ; и d.2„ðàññ÷éтьвают на основе решения уравнений

Ы1,. =*1; (a,, g,);

1 n. (2)

Поскольку различным участкам линии переключения, таким например, как

1 > и L>, (фиг. 2) соответствуют уравнения с различными значениями коэффициентов а, b„, то в процессе функционирсвания идентифицируемой системы прн переключении ее исполнительного органа соответствующая точка линии переключения должна быть отнесена в устройстве для идентификации к csoe участку (к одному из трех L1 или 1 >, нли Ь>. Эти функции в устройстве выполняют блоки 7 распознавания участков линий переключения; число таких блоков равно числу участков линий переключения.

Индикатор 2 переключений исполнительного органа система предназначен для формирования управляющего сигнала

960745 при срабатывании или отпускании исполнительного органа идентифицируемой нелинейной система 1. Датчик 3 перемещения системы и датчик 4 скорости перемещения системы осуществляют формирование сигналов, соответст- $ вующих значениям фазовых координат системы и их передачу на входы блоков 7 распознавания участков линий переключения и на входы первого и второго ключей 5. и б. В каждом из блоков 7 распознавания пороговые элементы 8 и 9 предназначены для формирования сигналов при попадании изображающей точки в соответствующую область возможного расположения участ- 5 ка линии переключения (области Р„, Р и Р> на фиг. 2) . Пороговые элемейты

8 и 9 каждого из блоков 7 настроены на входные сигналы, соответствующие границам областей возможного расположения участков линии переключения.

Например, для области Р (фиг. 2) в блоке 7„ распознавания пороговый элемент настроен на входные сигналы, со ответствующие значения Х„и Х > координат положения системы, а пороговый элемент 9„настроен на входные сигналы, соответствующие значениям Х > и Х4 скорости перемещения системы. Элементы И 10 в блоках 7 распознавания предназначены для фо..зьярования управляющего сигнала на третий и четвертый ключи ll и 12 при попадании значений фаэовйх координат х и х в соответствующую область (Р„или Р, или Р на ,"и-г. 2), Трьтнй и четвертый ключи "1 .Ç5 и 12 в блоках 7 распознавания осуществляют передачу сигналов, соответствующих значениям фазовых координaT идентифицируемой системы в моменты переключени я исполнительного органа, 49 в блок 13 памяти. Блок 14 управления формирует сигналы для передачи значений, накопленных в блоках 13 памяти, в вычислитель 15. В вычислителе

)5 выполняются операции, связанные 45 с расчетом коэффициентов а„ и b. уравнений участков линии переключенйя и с решением систем уравнений вида (2).

Устройство для идентификации нелинейных систем работает следующим образом

При достижении функционирующей идентифицируемой системой значений фазовых координат х = х „,. и х = х„„. (фиг. 2, точка A) происходит переключение исполнительного органа системы.

Иа выход : индикатора 2 (фиг. 1) формируется сигнал, который поступает на управляющие входы первого н второго ключей 5 и 6. Ключи 5 и 5 открываются, и сигналы, соответствующие значениям координат перемещения и, корости перемещения системы с выходов датчиков 3 н 4 поступают через открытые ключи 5 и б на вторые входы третьих и четвертых ключей 11 и 12, 65 соответственно. При этом третий и четвертый ключи ll и 12 открываются только в том блоке 7 распознавания линий переключения, в котором пороговые элементы 8 и 9 настроены на значения сигналов, соответствующих границам той области фазовой плоскости, которой принадлежит точка переключения исполнительного органа систеьы. Так для точки A (фиг. 2) открываются третий и четвертый ключи

11„ и 121 блока 7„ распознавания, так как еще до срабатывания исполнительного органа при попадании изображающей точки в область Р1 срабатывают пороговые элементы 8 и 9q (фиг. 3), и на выходе элемента И 10л формируется сигнал, который подается на управляющие входы третьего и четверто го ключей ll и 12, которые открываются. Через открытые ключи 11 и

12„ сигналы, соответствующие значениям координат положения х „ и скорости перемещения х„1, поступают на входы блока 13„ памяти. После переключения исполнительного органа системы сигнал с выхода индикатора 2 снимается, ключи 5 и 6 закрываются.

-.При выходе изображающей точки из области Р„ (фиг. 2) пороговые элемеиты 8„ и 9„ отпускают (фиг. 3) . При входе .изображающей точки в область

Рз (фиг. 2) срабатывают пороговые элементы 8 и 9 блока 7 распознавания (фиг. 3) .. При достижении идентифицируемой системой значений фаз овых координат х> и x„> (фиг. 2) на выходе индикатора 2 формируется сигнал, который открывает первый и второй ключи 5 и 6, и сигналы, соответствующие значениям х > и х1 поступают с выходов датчиков 3 и 4 через ключи

5,6,11- и 12 на входы блока 133 памяти. При достижении системой значений фазовых координат Х „,Х1л(фиг. 2, точка В) и Х >, Х > (фиг. 2, точка С) устройство для идентификации работает аналогичным образом. Сигналы, соответствующие значениям Х „и Х1„ запоминаются в блоке 131 памяти, а сигналы, соответствующие Х н Х„ в блоке 13

Для определения численных значений параметров идентифицируемой нелинейной системы с блока 14 управле-ния подаются управляющие сигналы на блоки 13 памяти и на вычислитель 15.

В вычислителе 15 сигналы, полученные с выходов блоков 13 памяти, преобразуются в соответствии с расчетными соотношениями (1) и (2), и на выходе устройства получают искомые значения параметров системы d„„, d.„„(i=-l,...,n)

Устройство для идентификации нелинейных систем позволяет определять параметры систем в режиме их нормальногоо фун кционировани я, что расшир яет возможности его применения в автома960745

Формула изобретения

Фиг. / тизированных и автоматических системах контроля и испытаний.

Устройство для идентификации нелинейных систем, содержащее последовательно соединенные индикатор исполнительного органа и первый ключ и последовательно соединенные блок уп- щ равлення и вычислитель, входы которого соединены с выходами соответствующих блоков памяти, вторые выходы блока управления соединены с первыми входами соответствующих блоков па-Ig мяти, первый вход первого ключа соединен с первым входом второго ключа, к вторым входам первого и второго ключей подключены соответственно выходы датчика перемещения и датчика скорости перемещения, о т л и ч. а ющ е е- с я тем, что, с целью расшире-. ния функциональных возможностей уст1

1 ройства, оно содержит первые и вторые пороговые элементы, третьи и четЬертые ключи и элемент И, выход датчика перемещения через соответствующие последовательно соединенные первый пороговый элемент, элемент И и третий ключ соединен с первым входом соответствующего блока памяти, выход датчика скорости перемещения соединен через соответствующие последовательно соединенные второй пороговый элемент, элемент И и четвертый ключ с вторым входом. соответствующего .блока памяти, выходы первого и второго ключей соединены с вторыми входами соответственно третьих и четвертых ключей.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 432458, кл. G 05 8 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 638919, кл. G 05 В 13/02, 1978 (прототип) . 960745

Р Ь а)

Я 3. VÇ

Х1

Составитель A. Лащев

Редактор О. Юрковецкая Техред С.Мигунова Корректор Ю. Макаренко

Заказ,7278/56 Тираж 914 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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