Устройство для идентификации параметров объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

Iu> 987580

Союз Советских

Социалистических .Республик, еи

=-=: 1 ==,/ и с.Г. и г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.06.81 (21) 3306622/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 070 Ц 3. Бюллетень N9 1 (Щ М. Ки.з

G 05 B 23/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений.и открытий (53) УДК 6 2-5 0 (08 8. 8 ) Дата опубликования описания 07. 01. 83

Феи,, Е. H. Кисин, Е.Д. Клюев, B.Ë. Похваленский и- И,"В;Сыгчева ! ",:р !1,. -,"г," *:.: ° . ,... .."-.-- -- 1

Московский ордена ленина авиационный Йкетитут .. им. Серго Ордиоииииеие (72) Авторы изобретения (71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ IIAPANETPOB OBÜEKÒA

Изобретение относится к самонастраивающимся устройствам автоматики и предназначено для идентификации параметров объекта в условиях его нормального функционирования при иэ. менении уровня .входных сигналов в широких пределах.

Известен идентификатор коэффициен тов передаточных функций, содержащий настраиваемую модель,.сумматор для формирования ошибки настройки р, три дифференцирующих блока, четыре блока умножения и три интегратора (1).

Недостатком известного идентификатора является то, что скорость под стройки существенно зависит от уровня входного сигнала Е. Если для целей идентификации в качестве входных используются не специальные сигналы с точно выдерживаемым уровнем, а произвольные, уровень которых изменяется в десятки раз (что имеет место при идентификации, осуществляемой одновременно с нормальным функционированием объекта ), быстродействие такого устройства при десяти" кратном снижении уровня Е может снизиться в сто раз, что делает его. практически неработоспособным при низком уровне входного сигнала. При больших уровнях сигнала Е может быть потеряна, устойчивость процесса подстройки.

Известно также устройство для оп ределения параметров динамических объектов, содержащее четыре параметрически настраиваемые модели, две схемы форьирования .ошибки настройки, 1р блок контроля:качества настройки и блок формирования сигналов настройки, причем два последних блока в свою очередь имеют сложную структуру, включающую генератор тактовых импульсов, циклические переключатели, схему контроля скорости изменения параметров, схему деления, схемы определения модуля, схему управления запоминанием, схему запоминания и другие элементы (2 ).

Снижение зависимости быстродействия процессов идентификации от уровня входного сигнала. в этом устройстве обеспечивается путем значительного усложнения его схемы, что приводит к снижению надежности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является уст " ройство для определения характеристик объекта, содержащее последователь" но соединенные первый блок интеграто98V580

3 ров, первый блок умножения и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, соединенного своим входом через датчик входных сигналов с первым входом

:;второго блока умножения и вторым вхо-. дом первого блока умножения, первый вход которого соединен с входом индикатора 3 3.

Недостатками известного устройства являются взаимовлияние процессов щ подстройки в различных каналах, не- достаточная компенсация изменения уровней входных сигналов и необходимость технической реализации операции деления в широких пределах.изменения входных величин, что приводит либо к снижению точности работы устройства, либо к значительному усложнению его схемы.

Келью изобретения является повышение быстродействия и точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит блок усилителей и последовательно соединенные блок сумматоров, второй блок интегра- » торов, третий блок умножения и второй сумматор, выход первого сумматора через последовательно соединенные второй сумматор и второй блок умножения соединен с первым входом ЗО блока сумматоров, выход второго блока интеграторов соединен с входом первого блока интеграторов и через блок усилителей с вторым входом бло" ка сумматора, а выход датчика вход- 35 ных. сигналов соединен с вторым входом третьего блока умножения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для идентификации параметров объекта. 40

Устройство содержит датчик 1 входных сигналов, выход которого подключен к соответствующим входам первого, третьего и второго блоков умножения соответственно 2 — 4, пос- » ледовательно соединенные первый сумматор 5, первый вход которого соединен с выходом объекта б,,и второй сумматор 7, выход которого подключен к второму входу второго блока 4 умножения, выход которого через последовательно соединенные блок сумматоров 8.и второй блок интеграторов 9 подключен к второму входу третьего блока 3 умножения, к входу первого блока интеграторов10 и входу блока усилителей 11 выход которого соединен q вторым входом блока сумматоров 8. Выход пер.вого блока интеграторов 10 подключен к входу индикатора 12 и к второ- Я) му входу первого блока 2 умножения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 5, а выход третьего блока 3 умножения соединен с вторым входом второго сумматора 7 Я

По принципу действия. устройство отличается от известного наличием дополнительного контура, позволяющего сформировать вторую невязку Я2, определяемую соотношением

Е2= 8„+ ХЬК = Х(Н - К +в К),(1) где Х х,...,x ) — вектор входных величин, в том числе и производные от входных и выходных переменных;

Н= th„,...,hn) - вектор идентифицируемых коэффициентов;

Kf « 3т„) - вектор оценок, получаемых на выходах интеграторов; йК+К1 „..., Й)с„) - вектор вспомогательных оценок; первая невязка, представляющая собой разность сигналов с выхода исследуемого объекта и с выхода цепи компенсации.

В момент полнбй компенсации невязки Е и Е .равны нулю, что возможно только при K(t ) = Н и AK = О. . Алгоритм подстройки оценок К(1 ) идК(й ) может. быть получен градиентным методом и имеет вид 2(4 2 За

К- ." () где Q« l, (4 - матрицы постоянных коэффициентов размерности nxn.

Из первого уравнения системы (2 7, преобразованного с учетом выражения (1 ) к виду

Й К+ 42(„4Х Х+Ь ) ЬК= Ц244Х Х(К-Н}, следует, что процесс подстройки ьК вследствие наличия матрицы . 0 устойчив при любых значениях Х и по окончании переходного процесса в дополнительном контуре (при @К=0) вектор ДК определяется по формуле

Ьк= (, ХтХ+ Ц ) Х Х(К-Н). (З)

Если матщщы ЬЭй 1„4 выбраны таким образом, что во всем диапазоне изменения уровня входного сигнала.Х выполняются соотношения

Iс6! )7) д3421 где Сц — элементы матрицы С=l, Х Х;

3 -- элементы матрицы l,з, то в соответствии с формулой (3 ) вектор вспомогательных оценок

@КО K не зависит от уровня входных сигналов Х, а его элементы

И;р)с; - h; не эависят от величин рассогласований 41 =%- .,< Фу в других каналах.

987580

Условно процесс идентификации по алгоритму (2 ) осуществляется в два этапа. На первом этапе происхо,дит подстройка. оценок аК в дополнительном контуре, обладающем значительно большим, чем в основном контуре, быстродействием. (последнее может быть обеспечено соответствующим выбором матриц 4 и 4<). По завер,шении переходных процессов в дополнительном контуре скорость подстройки вектора оценок К с учетом зависимости (4 ) определяется вторым уравнением системы (2 ) .:К= L,(Í вЂ” K),. причем, если матрица L выбрана диагональной, устройство обеспечивает как независимость скорости подстройки оценок от уровня входных .сигналовв заданном диапазоне их изменения, так и отсутствие взаимовлияния про-. цессов подстройки в различных каналах, тогда как скорость подстройки вектора оценок в известном устройст..ве т хх (н-к) "1 .ххт не позволяет обеспечить укаэанные выше требования.

Цифровое моделирование процессов подстройки оценок показывает, что при десятикратном снижении уровня входного сигнала х.время.оценивания изменяется с 7,11 до 8,9 .с практииески при отсутствии взаимовлияния между каналами. Таким образом, введение дополнительного контура под-стройки вспомогательных оценок позволяет обеспечить практически постоянное быстродействие процес-— сов идентификацйи и независимость процессов подстройки в различных каналах, что приводит к повышению точности работы устройства при одновременном исключении квадраторов и такого технически труднореализуемого элемента, как делитель °

Формула изобретения

Устройство для идентификации параметров объекта, содержащее последовательно соединенные первый блок интеграторов, первый блок умножения

О и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом объекта управления, соединенного своим. входом через датчик входных сигналов с первым входом второго блока умноже15 ния и вторым входом первого блока умножения, первый вход которого соединен с входом индикатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, З) оно содержит блок усилителей и последовательно соединенные блок .сумма-. торов, второй блок интеграторов, третий. блок умножения и второй сумматор, выход первого сумматора через последовательно соединенные второй сумматор и второй блок умножения соединен с первым вхсщоМ блока. сумматора, выход второго блока интеграторов соединен с входом первого блока

ЗО интеграторов и через блок .усилителей с вторым входом блока сумматоров а выход датчика входных сигналов сое-. динен с вторым входом третьего блока умножения.

35 Нсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2 061 543, кл. G 06 G 7/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР щ Р 473992, кл. G 05 В 23/02, 1974.

3. Райбман Н.С., Чадеев В.И. Адаптивные модели в системах управления.

N, "Советское радио", 1966, .с. 135 (прототип ).

Составитель А. Лащев

Редактор И. Николайчук Техред Ж.Кастелевич КорреКтор Г.Огар

Заказ 1030 1/35 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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