Идентификатор параметров двумерного объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиих

Социалистических

Республик

<» 995065 (63 } Дополнительное к авт. санд-ву-— (22} Заявлено02.09.81. (2! ) 333341 7/1 8-24 (5t)Ni. Кл.

505 В 17/02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет -

l 4cf43P cl$NHhll квинтет

СССР пе делам наевретеиий и втхрытий

Опубликовано 07.02.83 Бюллетень М 5 (53) УДК62-50 (088. 8) 1».„, в, Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (7() Заявитель (54) ИДЕНТИФИКАТОР ПАРАМЕТРОВ ДВУМЕРНОГО ОБЪЕКТА

Изобретение относится к адаптивному управлению динамическими объектами и может найти применение при проектиро-: вании автоматических систем и определении экспериментальных характеристик обьектов управления.

Известен идентификатор параметров линейных дискретных объектов 1 j л вычисляющий оценки и Ь матриц А и

Я размера 2 х 2 объекта, динамика которого описывается дифференциальнымуравнннием у =АЗ+А, (1) где у и М вЂ” измеряемые векторы (2х1) соответственно состояния объекта и управления.

Применение цифровых идентификаторов, обрабатывающих дискретную информацито

q (+) и k)P, = 0,1,..., предусматривает квантование с некоторой частотой, $ 1/Т (Т-период дискретности) посредством амплитудно-импульсных модуляторов непрерывных входной Q и выходной

2 переменных. В результате осуществляется идентификация параметров т и 6 дискретной модели у(+ <) - Fw(t) itu(4), (2.) которые связаны с параметрами нйопрерывкой модели соотношениями

Г=И; 1=ест &y„- =А (E-i)S,<, = u, (()

Представим векторно-матричное о уравнение (2) в виде двух скалярных уравнений

3„(t i)R„ b)f.„s (t)+q„„U„(t) Q„ U (+), q,(+.Ю=,У„Ю. У, 8> q«u ® 9,(2®

Тогда очевидно, что вводя вектор иэ- мерений

1ЮЬ) Ь„(ОУ2ЮО «)u B)5 щ и векторы оцениваемых параметров с 1 лл 1г лл 4г1, +ã=t- « ггЧгл9223 (штрих-знак транспонирования j, получим дВе модели:

5„(t)=5„8.- ) q(a) t„(<), 6 ()=6 (Ф.- ) qH)E,Щ

50 ч, Им)=м Ь)6„ч, Ь.1)=м ()0„

При этом для идентифйкации параметров

0< и с можно использовать эти устройства идентификации параметров линейных дискретных динамических объектов, Общим недостатком этих Устройств является то, что входные и выходные переменные объекта должны подаваться в дискретном виде, поэтому .непосредственное использование устройств для идентификации непрерывного объекта не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является идентификатор, содержащий первый амплитудно-импульсный модулятор и последовательно соединенные второй амплитудноимпульсный модулятор, блок вычисления векторного. коэффициента передачи, первый бпои умножения, первый блок настройки, дискретную модель и первый блок сумматоров, подключенный вторым вхо. дои к выходу второго амплитудно-импульсЙого модулятора и второму входу дискретной модели, а выходом — ко второму входу первого блока умножения, первый амплитудно-импульсный модулятор подключен выходом ко второму входу блока вычисления векторного коэффициента передачи и третьему входу дискретной модели, а входом — ко входу объекта, выход которого подключен ко входу второго амплитудно-импульсного модулятора (21

Известный идентификатор осуществляетт идентификацию параметров Cla линейном объекте вида 3 (4 4 ) = 4 ® д.

Применение известного устройства поз воляет идентифицировать элементы матpw F и Q, входящие в векторы 0 и Q посредством реализации соотноше-. ний где

Е, ®=s„(+)-ч(+)о„й- ), е ®=4(+)-ч ®& И;4)1 сигналы разности макду выходами объекта и дискретных моделей, С ®= с,. (ф векторный коэффициент усиления,, .ф) =(щит;,(ц/п ч() ii. вительно, вычисляемые в блоке настрой; ки параметров дискретной модели значения не позволяют судить о параметрах

А и В исследуемого объекта, вследствие чего нельзя также анализировать динамику и точность процессов оценивания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Для достижения этой цели в идентиtO фикатор включены последовательно соединенные блок вычисления параметров непрерывной модели, второй блок насч

I ройки, непрерывная модель и второй блок сумматоров, соединенный вторым входом

15 с выходом обьекта, вход которого подключен ко второму входу непрерывной модели, второй выход блока вычисления параметров непрерывной модели подключен ко второму входу второго блока

Z0 настройки.

Кроме того, для обеспечения идентификации в реальном масштабе времени блок вычисления параметров непрерывной модели содержит первый функ25 циональный преобразователь и последовательно соединенные блок вычисления констант, логический блок, второй Функ-(I циональный преобразователь, второй блок умножения, третий блок сумматоров, З0 первый блок умножения матриц и второй блок умножения матриц, подключенный вторым входом к выходу первого блока настройки и ко входу блока вычисления констант, второй выход которогр подключен ко второму входу второго блока умножения, подключенного вторым выходом ко второму вход первогo блока умножения матриц, третьим входом — к выходу первого функционального преобразователя, четвертым входом — ко второму выходу логического блока и второму входу третьего блока сумматоров, третий вход которого соединен со вторым выходом второго функционального преобразователя, а выход — со вторым входом второго блока настройки, подключенного первым входом к выходу второго блока умножения матриц, вход первого функционального преобразователя соеди нен с третьим выходом логического блока.

Устройство осуществляет идентификацию параметров дискретной модели, а

Недостатки известного устройства состоят в том, что оно не позволяет, во-первых, определить параметры объек та ar форме непрерывной модели и, в вторых, — контролировать в реальном времени качество идентификации. Дейсттакже на основании соотношений (3) решает задачу определения матриц А и

В обьекта по вычисленным значениям матриц г и (j . Используя интерполяционный полином Л агранжа — Сильвестра, можно найти, что

5 М5

Я."" л где Т вЂ” единичная матрица; )., и А — характеристические числа матрицы, которые в случае действительных значений 5 равны А,р<+ 5, я=Ф-В,а в случае комп лексных значений p„Q jP, =,«-р„ = = ; здесь А= 51„I.ó )!2; 1с= лл4 -а лъ4л 10

Поставляя значения характеристических чисел в формулу (4), найдем, что s случае действительных значений, т.е., когда c aL

А 3((a+p )e (4-p)-(сИ )Ь (4+ ) Д+ IS

+BII(ae)-Ь(а- ИРЦCTP, (S) Логический блок 15 осуществляет сравнение по величине констант с и е(„

Ф. а также управление первым 17 и вторым

1 8 функциональными преобразователями, вторым блоком 16 умножения и третьими блокам 19 сумматоров. В случае, ко да-Q 7g, в первом функциональном преобразователе 17 вычисляется значение

К $gpg (gtjp)) / Дт, ВО втором фун& цйональном преобразователе 18 вычисляется значение К2- фас)/<Т, во вто-" ром блоке 16 умножения вычисляются произведения К в, Кфл. К„ 2,, в третьем бпоке 19 сумматоров вычисляются .

=- н а+яК„а+К,2 а2--К„и+ К<, а также сюда поступают из блока 16 значения Я 12» К I f, О 1-К,1 1л, В результате чего матрица А оказывается сформирсеанной. В случае, когда С 4., во втором

Я функциональном преобразователе 18 вычисляются значения K> =P$g Q+p)g/ Q.T, а в случае комплексных значений, т. е., когда с ) с(А=Цфорл, 1+феы), (а> где М = о(-):, @го"- аргумент комплекс .?.2 Ъ ного числа.

Из формулы (3} также следует, что

В= " " « ci (1)

2ol-С-1 . 1 (- „, Реализуя соотношения (5) — (7),устройство вычисляет параметры А и В объекта.

На фиг. 1 приведена функциональная зо бпок-схема идентификатора параметров двумерного объекта, иа фиг. 2 — функциональная блок-схема блока -вычисления параметров непрерывной модели, В блок-схему идентификатора параме)

35 ров двумерного обьека входят объект 1, первыя амплитудно-импульсныи модулятор

2,второй амплитудно-импульсный модуля- > . тор 3, дискретная модель 4,блок 5 вычисления векторного коэффициента усиления,первый блок 6 умножения, первый блок

7 сумматоров, первый блок 8 настройки, блок 9 вычисления, параметров непрерывнрй модели, второй блок 10 наст-ройки, непрерывная модель 11, второй блок 12 сумматоров, 45

Блок-схема блока вычисления 11араМеТ ров непрерывной модели содержит второй блок 13 умножения матриц, блок 14. вычисления констант, логический блок 15, второй блок 16 умножения, первый функ- о циональный преобразователь 17, второй функциональный преобразователь 1 8, третий бпок 19 сумматоров, первый блок

20 умножения матриц.

Идентификатор параметров двумерного обьекта работает следующим образом.

Входные и выходные-сигналы обьекта

1 преобразуются в дискретную форму бди б амплитудно-импульсными модуляторами

2 и 3 и,формируя вектор измерений М(Ц, поступают на вход блока 5, где вычисляется векторный коэффициент усиления

С ®), а также на вход дискретной модели 4. В первом блоке 7 сумматоров вычислик гся значения f,1®и Я2®), которые в первом блоке,. 6 умножения умножаются на с ®. Результат поступает в первый блок 8 настройки, где вычищу ляются оценки параметров; входя1цих в векторы С(л и Оу, т. е. определяются эле- . менты f j,g

6. Из бпока 8 эти значения поступают . в блок 4 дпя настройки дискретной модели, а также в блок 9 вычисления-параметров непрерывной модели, где определяются значения матриц А и 3, которые поступают в блок 10, осуществляюп1ий настройку параметров непрерывной моде-. лЬ 11. Подключение параллельно объекту 1 непрерывной модели 11 позволяет. путем вычитания во втором 6поке 12 сумматоров ее выходов из выходов обь екта 1 осуществлять контроль за точностью идентификации.

Блок 9 вычисления параметров sertpeрывной модели работает следующим образом.

Из первого блока 8 настройки в блок

14 вычисления констант поступают параметры У, 1, j = 1,2 на основании которых определяются значения с =и«+ ы)!2>c=g ta Ц Уэ, - Чс, И =d--f 5 -4 (Ы-С-1),d.-p, 3-111,1-1

К =Г и(й- )Л /1T,Кз-К, во.втором блоке 16 умножения на основании поступающих из блока 14 констант P, Rk 9, 0(-ф и f„", jj = 1,2, а ио блока 18— значений К, К4,К -К4 вычисляются значения К «<+g/P, К =К (-Д)Я и значения „ » Х,"(К gg/ 5, ) = 1,2 в третьем блоке сумматоров 19 вычисляются значения К =Kg-kg, 0 = К- ФР,6<

К < P, с юда же из блока 1 6 постуЯ2ю палат значения 0 = Р „g = j><< в результате чего матрица Д оказывается сформированной. Кроме того, в обоих случая(; во втором блоке 16 умножения ,ВычислякуГся элементы .6и- SH 1 ) ()1

=, г Stðë а =S(1 S „р „) матрицы р .

В первом блоке 20 умножения матриц вычисляется матрица Ь=3)A, которая за- тем перемножается с поступающей их блока 8 матрицей Q во втором блоке 13 умножения матриц, в результате определяется матрица Ь = Ь6. Вычисленные соответственно в блоках 19 и 13 значения матриц А и 5 являются выходными

1. I параметрами рассматриваемого устройства, и, кроме того, поступая в блок

10, служат для настройки параметров непрерывной модели 1 1.

Идентификатор является специализированным устройством автономного действия и по сравнению с известнымиидентификаторами имеет преимущества в конструктивном (вес, габариты, количестВо элементов), и, как следствие, — B экономическом отношении. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает простоту настройки и лучшие эксплуа-. тационные характеристики (меньшая пот ребляемая мощность, работоспособность в широком диапазоне режимов), что позволяет сократить сроки отработки и повысить надежность системы управления s целом.

Формула изобретения подключенный вторым .входом к, выходу

45 дискретной модели, а выходом — ко второму входу первого блока умножения, первый амплитудно-импульсный модулятор подключен выходом ко второму входу блока вычисления векторного коэффициента передачи и к третьему входу дискретной модели, а .входом; — к входу объекта, I выход которого подключен к входу второго амплитудно-импульсного модулятора, отличающийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей идентификатора, он содержит последовательно соединенные блок вычисления параметров непрерывной модели, второй блок настройки, непрерывную модель и второй блок сумматоров, соединенный вторым входом с выходом объекта, вход которого подключен ко второму входу непрерывной модели, второй выход блока вычисления параметров непрерывной модели подключен со второму входу второго блока настройки.

2. Идентификатор по п. 1, о т л и— . ч а ю шийся тем, что блок вычисления параметров непрерывной модели содержит первый функциональный преобра— зователь и последовательно соединенные блок вычисления констант, логический блок, второй функциональный преобразователь, второй блок умножения, третий блок сумматоров, первый блок умножения матриц и второй блок умножения матриц, первого блока настроики и к входу блока вычисления констант, второй выход которого подключен ко второму входу второго блока умножения, подключенного вторым выходом ко второму входу перво-. го блока умножения матриц, третьим входом — к выходу первого функционального преобразователя, четвертым входом— ко второму выходу логического блока и ко второму входу третьего блока сумматоров, третий вход которого соединен со вторым выходом второго функционального преобразователя, а выход — со вторым входом второго блока настройки, подключенного первым входом к выходу второго

Идентифик т Р паРаметРов двУмеР- блока умножения матриц, вход первого ного объекта, содержащий первый ампли функционального преобразователя соедитудно-импульсный модулятор и последова- 50 нен с третьим выходом логического

1 тельно соединенные второй амплитудноимпульсный модулятор блок вычисления Источники информации, векторного коэффициента передачи, пер- . принятые во внимание при экспертизе вый блок умножения, первый блок наст- 1. Авторское свидетельство СССР ройки, дискретную модель и первый блок 55 № 744455, кл. (д05 В 17/02, 1980. сумматоров, подключенный вторым вхо- 2. Авторское свидетельство СССР дом к выходу второго амплитудно-импУльс- № 79S701, кл, <05 В 13/02, 1981 ного модулятора и ко второму входу (прототип).

Составитель В. Нефедов

Редактор Н. Егорова Техред М.Костик Корректор И. Шулла

Заказ 644/33

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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