Устройство для статистической идентификации динамического объекта

(9) ( ) ГОСУД АРСТВЕННЬ(И ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ МИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЬГТ 1 ФПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН МаркелаЛенинамеханиентифи , М кации975,нти(71) Ленинградский орденаи ордена Красного Знаменический институт(56) 1. Дейч А.М, Методы икации динамических объекта"Энергия", 1979, с. 240.2. Эйкофф П. Основы идесистем управления. М., "Мирс. 371, рис. 8.6 (прототип3. Маркелов,А.С, Взаимструктуры и параметров лынс коэффициентами разложений функции в ряд ЛагерН СССР, "Техническая1982, В 4, с. 160(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОГООБЪЕКТА, содержащее генератор случай ного сигнала, фильтр Лагерра сзвеньями, вход которого соединен сгенератором случайного сигнала,п пар множительных устройств, первые входы множительных устройствкаждой пары соединены с выходамисоответствующих звеньев фильтраЛагерра, ко второму входу второгомножительного устройства каждой пары подключен выход объекта.идентификации,пар блоков осреднения,подключенных к выходам множительныхустройств, и блок индикации, подключенный к выходам блоков осреднения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьвения точностиидентификации,.в устройства дополнительно введен формирующий фильтр,подключенный входом к выходу генератора случайного сигнала, а выходом -ко входу объекта идентиФикации,второй вход первого множительногоустройства каждой пары подключенк выходу формирующего фильтра.Изобретение относится к исследованиям систем автоматического уп- . равления и может быть использовано для идентификации, контроля и и диагностики динамических объектов.Известно устройство для статистической идентификации динамического объекта, содержащее генератор псевдослучайного сигнала, фильтр Лагерра с. и звеньями, вход которого подключен к генератору псевдослучайного, сигнала, я множительных устройств, подключенньк первыми входами к вьмодам соответствующих звеньев фильтра Лагерра, в блоков осреднения и блок индикации. Вторые входы всех множительных устройств связаны с выходом объекта идентификации, выход каждого множительного устройства через соответствующий блок осреднения связан с блоком индикации 1 .Принцип работы данного устройства заключается в вычислении величии взаимных корреляционных моментов сигналов на выходе объекта идентификации и каждого звена фильтра.Лагерра.,В случае, если входной псевдослучайный сигнал имеет равномерный энергетический спектр в полосе частот, превышающей полосу пропускания идентифицируемого объекта (т,е. является по отношению к нему "белым" шумом), эти величины с точностью до постоянного множителя, равного интенсивности входного псевдослучайного сигнала, равны коэффициентам разложения импульсной переходной функции (ИПФ) объекта в ряд Лагерра. Интенсивность входного псевлослучайного сигнала априорно известна, что позволяет определить искомые коэффициенты разложения ИПФ объекта в ряд Лагерра.Недостатком данного устройства4 является необходимость применения генератора псевдослучайного сигнала априорно известной интенсивности, что сужает класс режимов работы динамического объекта в процессе идентификации. Для реальных систем,50 описываемых нелинейными операторами, это ведет к потере точности идентификации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для статистической идентификации, содержащее генератор 10 15 20 30 35 40случайного сигнала, фильтр Лагерра с 11 звеньями, вход которого соединен со входом идентифицируемого объекта и выходом генератора,11 блоков вычисления. коэффициентов, первые входы которых соединены с вьмодами соответствующих звеньев фильтра Лагерра, вторые входы всех блоков вычисления подключены к выходу объекта идентификации, а выходы - к блоку индикации. Каждый из блоков вычисления коэффициентов содержит два множительных устройства, два блока осреднения и блок деления. Соединенные между собой оба входа первого множительного устройства и один из"входов второго множительного устройства образуют первый, вход блока вычисления коэффициентов. Вторым входом блока вычисления коэффициентов является второй вход второго множительного устройства. Выход первого множительного устройства через первое устройствоосреднення связан с первым входом блока деления, а вькод второго множительного устройства через второе устройство осреднения - со вторым входом блока деления, вьмод которого явля-. ется выходом блока вычисления 12 .Статистическая идентификация объекта производится в данном устройстве путем вычисления и коэффициентов разложения его ИПФ в ряд Лагерра, Вычисление каждого коэффициента разложения 61 происходит следующим образом. Сигнал ОЩ но- ступает с генератора на входы идентифицируемого объекта и фильтра Лагерра, Реакции-го фильтра Лагерра ОЯ и системы уЮ записываются в виде в,( 3 чо -ЧД:;уапц. я(".1 о(.Ча ао где 1(о - импульсная переходная функция 1 -гофильтра Лагерра, И(ь) - импульсная переходная функция идентифицируемого объекта.Если сигнал 0 Н) является белым шумом по отношению к идентифицируемому объекту, то величины сигналов на вьмодах первого и второго бло(2) ков осреднения по истечении времени Т равны соответственно( где с ф " сигналы на выходе перЬ к 1 ьСвого и второго блоковосреднения;10М " оператор осредненияф- интенсивность входногослучайного сигнала0 .При выводе соотношений (2) приня 15то условие нормировкиак, Л)дь1,о "фПоказание индикатора, регистрирующего сигнал на выходе-го 20блока вычисления= - " = юе мв1 кт.е, равно 1 -му коэффициенту разложения импульсной переходной Функции идентифицируемого объекта.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность определения коэФфициентов разложения 3 З 0обусловленная необходимостью подачи .на вход идентифицируемого объекта"белого" шума. Поскольку любой реальный объект обладает нелинейиостями (как статическими типа насыщения, так и динамическими, напримерограничение скорости нарастания),то воздействие широкополосного сигнала на его вход приводит к режимуидентификации, отличному от режима 40его нормальной эксплуатащюи. На практике ширину спектра сигнала 0(С),воздействующего на вход объекта,выбирают исходя из компромисса между условием его нормального Функционирования и полосой пропусканияобъекта. Для ряда реальных объектов,например силовых гидроприводов, татакой компромисс оказывается невозможным. Это приводит к образованию 50систематической погрешности определения коэффициентов 3 к в силутого, что равенства (2) выполняютсялишь приближенно.Целью изобретения является повышение точности идентификации путемформирования входного сигнала, от. личного от белого шума. 4Указанная цель достигаетсятем,что в устройство для статистическойидентификации динамического объекта,содержащее генератор случайногосигнала, фильтр Лагерра с и звеньями, вход которого соединен с генератором случайного сигнала, н пармножительных устройств, первые вхо.ды множительных устройств каждойпары соединены с выходами соответствующих звеньев фильтра Лагерра; ковторому входу второго множительного устройства каждой пары подключен выход объекта идентификации,И пар блоков осреднения, подключенных к выходам множительных устройств и блок индикации, подключенный к выходам блоков осреднения,дополнительно введен формирующийФильтр, подключенный входом к выходу генератора случайного сигнала,выходом - ко входу объекта идентификации, второй вход первого множительного устройства каждой пары.подключен к выходу формирующегофильтра,Формирование входного случайногосигнала, отличного от "белого" шума, достигается благодаря применениюформирующего фильтра. Энергетическийспектр сигнала кна входе объекта идентиФикации описывается выражением.х 1 =1 ф 341 бе (Ы) т (Д) где бщ (ы 1 - энергетический спектрсигнала ОЩ на выходе генератора случайного сигнала;б 4 - энергетический спектрслучайного сигнала .х(Ф) на выходе формирующего фильтра;914- амплитудно-фазовая характеристика Формирующего фильтра.3Если сигнал 0 ) является "белымф шумом по отношению к формирующему. Фильтру (теимеет равномерный энергетический спектр в полосе частот, превышающий полосу пропускания формирующего Фильтра), то, как следует из выражения (4), спектр сигнала х ф , воздействующего на объект, определяется только видом амплитудно-Фаэовой характеристики формирующего фильтра и может быть измененСоставитель В.Кузин1едактор С.Тимохина Техред М,Гергель Корректор, И.По Тираж 863ПИ Государственного о делам изобретений 35, Москва, Ж, Ра аз 4436/46ВНИИ Подписноеомитета СССРоткрытийшская наб., д. 4 иал ППП "Патент Ужго ул, Проектна 1167588 8 искомые коэффициентыопределяматическая модель реального динами- ются с помощью соотношений (5). ,ческого объекта обеспечивает миниПрименение изобретения позволяет мум среднеквадратического отклоне- ,по сравнению с известными устройст-ния ее реакции от реакции объекта, вами повысить точность идентификации у, в классе линейных моделей. реальных нелинейных объектов за Кроме того, повышается надежность. счет формирования случайного сигнала устройства эа счет исключения иэ с энергетическим спектром, близким него О блоков деления. к энергетическому спектру рабочего Учитывая, что устройство для воздействия, Энергетический спектр 16 статистической идентификации динами- случайного сигнала, применяемого ческих объектов часто входит в кон- при идентификации объекта, определя" . тур самонастройки систем автоматиется только видом амплитудно-фазовой ческого управления, применение изобхарактеристики формирующего фильтра .ретення позволяет повысить качество в соответствии с выражением (4). И функционирования идентифицируемого При этом построенная линейная мате- динамического объекта.