Система идентификации параметров объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (11) с 59 4 О 05 В 13/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ адаптив иэоб- альных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 949635, кл. О 05 В 13/02, 1982,Авторское свидетельство СССР9 1156001, кл. 3 05 В 13/02, 1985.(54) СИСТЕИА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится кным системам управления. Цельретениярасширение функцион воэможностей системы (расширение об"ласти изменения входных и выходныхсигналов объекта идентификации, вкоторой обеспечивается требуемая точность оценок параметров). Она дости"гается тем, что сигнал управлениякоммутирующими элементами системыформируется кампаратором, на один извходов которого подается напряжение,пропорциональное разности выходныхсигналов объекта и его модели, а надругой вход - напряжение, пропорциональное сумме модулей входных и выходных сигналов объекта. В результате не прекращается выработка новыхоценок при малых координатах объектаи повышается точность оценок прибольших координатах. 1 ил, 1413597Изобретение относится к областисистем, автоматического управления,а именно к адаптивным системам управления,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей системыидентификации, заключающееся в расширении области изменения входныхи выходных сигналов объекта, в которой обеспечивается требуемая точностьрешения задачи идентификации.На чертеже приведена функциональ"ная схема предлагаемой системы идентификации. 15Система содержит объект идентификации 1; модель объекта идентифика"ции 2, устройство вычитания 3, первыйблок модуля 4, блок ключей 5, электронные ключи, первый блок 6 реалиэа" 20ции алгоритмов идентификации мик"роЭВМ, второй блок 7 реализации алгоритмов идентификации, коммутатор 8,блок памяти 9, реле времени 10, вто-,рой 11 и третий 12 блоки модуля; сум"25матор 13, компаратор 14 .Система работает следующим образом.Структура объекта идентификации1 задана в видеХ = АХ + В 1.1, (1).тгде Х = (Х ХХ) - вектор фазовых коРду(11 УфффУ) ф вектор управления;Х = (ХХ . ,Х) - вектор фаростей;А, В - матрицыпараметров объекта, в которых неизвестны, к прим меру, только последние строки.Пусть 450( (ь 1 вфо оеф о) еР =Ф Рг" Мгде оБ," неизвестные строки матриц А и В соответственно.50Сигналы Х; и Х являются для объекта 1 выходными.Процесс оценивания параметров разделен в системе по двум каналам,Первый блок реализации алгоритмов55 идентификации 6 образует канал оперативной идентификации и вырабатывает оценки параметров объекта по ограниченной выборке его входных и выходных сигналов. Второй блок реализацииалгоритмов идентификации 7 представляет собой канал долговременной идентификации и оперирует выборкамивходных и выходных сигналов объектабольшего объема.В каждом канале могут использоваться различные алгоритмы параметрической идентификации - поисковыеи беспоисковые. Рассмотрим работусистемы в случае, когда оба каналареализуют метод наименьших квадратов,Согласно методу оценки параметровобъекта в виде расширенного вектораЛ Л Л Д 7лФе, Ь,. ,) являются решением системы линейных алгебраических уравнений, которая ввекторно-матричной форме записывается в видеСР = г, (2)с+Е 1 е 1 + Егде РЕВ, и ген - матрицаи вектор, вычисленные на основанииБ измерений входных и выходных сигналов объекта в моменты времени С(ХХХ,1.11Ц )Вне зависимости от способа, получения оценок параметров и объема выборок задачи идентификации будет иметьнеединственное решение, если процессы на входе " выходе объекта недостаточно информативны.Общее решение линейного уравнения(2) можно получить иэ решения экстремальной.задачиС - СД-ф ппп (4)на уравнении связи (2), Это решениеимеет видС = гР + С,(Е - РР ), (5)где "+" - символ псевдообращения;Е - единичная матрица;С - вектор опорных значенийоценок параметров (векторпритяжения).Расчетные формулы (3), (5) прог"раммно реализуются в микроЭВМ каналов оперативной и долговременнойидентификации, Массивы Р формируются по выборкам, состоящим из Б последних введенных в микроЭВМ резуль3 .14135 татов измерений входных и выходных сигналов объекта. Для канала долговременной идентификации параметров Б значительно (в 210 раз) больше, чем для канала оперативной идентификации.В качестве исходного вектора притяжения используются априорные оценки параметров объекта, вводимые в 10 память микроЭВМ до начала работы системы идентификации. При отсутствии априорной информации исходный вектор притяжения может быть принят нулевым. В процессе работы системы опорные оценки корректируются следующим образом. В канале оперативной иденти-, фикации (блок 6) в качестве опорных значений оценок параметров используются текущие оценки, вырабатываемыеЪканаломдолговременной идентификации (блок 7), В канале долговременной идентификации в качестве опорных используются находящиеся в блоке памяти 9 оценки параметров, уже выра" 25 ботанные системой идентификации.Оценки параметров вносятся в блок памяти 9 с выходов блоков 6 или 7 в зависимости от положения ключей коммутатора 8. 30Уравнение модели объекта идентификации 2 имеет видХ-М 1 Х, + ы Х +,. +мХ+л л л+П, + /321 У ++ р сУ, (6)35 где Х " выходной сигнал модели(оценка фазовой скоростих).1 Устройство вычитания 3 формирует 40 разность поступающих на его входы сигналов фаэовой скорости Х объекта идентификации 1 и ее оценки 1, вырабатываемой моделью 2. Устройство выделения абсолютной величины 4 форми рует модуль этой разности- ( х- х).Этот сигнал поступает на вход компаратора 14, На другой его вход пос тупает формируемый сумматором 13 сигнал пропорциональный взвешенной сумме модулей входных сигналов объекта 1 и его фазовых координат,р = , К,Ц;+ - К, 1 Х;,где Кв., К. - постоянные коэффи-.1циенты. 974Сигналыц; 1 иХ, 1 формируютсяблоками модуля 11 и 12 по поступающим на их входы входным сигналамобъекта и фазовым координатам объекта Х, .Для объекта 1, в частности, имеемпростое выражение= к,)х + кп.Выходной сигнал компаратора 14поступает на управляющие входы блока ключей 5, коммутатора 8 и релевремени 10. Указанный сигнал зависитот вьполнения неравенства.1- пор, (7)Если оно выполняется, то ключиблока 5 замкнуты и пропускают навходы блоков 6 и 7 выборки входныхи выходных сигналов объекта, эти выборки вводятся аналого-цифровымипреобразователями в микроЭВМ, входыблока памяти 9 через коммутатор 8соединены с выходом блока 6, ключиреле времени 10 разомкнуты.В этом случае в модель 2 вводятся оценки, вырабатываемые каналомоперативной идентификации, а оценки,вырабатываемые каналом оперативнойидентификации, каналом долговременной идентификации, используютсятолько в качестве опорных в первомканале,Каковы бы ни были условия иденти"фикации, в том числе и при вырожденности задачи, оперативные оценки параметров, вырабатываемые блоком 6,минимизируют невязку. Использование в блоке 6-оценок, вырабатываемыхканалом долговременной идентификации, в качестве опорных повышает .точность оперативных оценок.Величина невязкистановитсяменьше пороговой величины р, икомпаратор 14 вырабатывает сигнал,приводящий к переключению блока 5 икоммутатора 8,Входы блоков 6 и 7 отключаются при этом от входа и выхода объекта идентификации 1, после чего перестают вырабатываться новые оценки параметров в этих блоках. Ключи коммутатора переключаются в положение, при котором входы блока памяти 9 подключены к выходам второго блока реализации алгоритмовидентификации 7, в модель 2 поступают оценки, выработанные этим блоком, 5 141Если соотношение (7) не выполняется в,течение времени, соответствующего настройке элемента задержки реле времени 10, то поступают в блок 7 в качестве опорных.Если после этого соотношение (7)продолжает не выполняться, то последующих переключений в системе непроисходит, оценки, выработанныесистемой, являются установившимися.При восстановлении соотношения (7),например при изменении параметровобъекта, выходной сигнал компарато"ра возвращает ключи блоков 5, 8 и10 в исходное положение и процессыв системе повторяются,Таким .образом, в предлагаемой системе. расширяются функциональные возможности входных и выходных сиг" налов объекта идентификации, в кото" рой обеспечивается требуемая точность оценивания параметров.Это связано с тем, что условие переключения ключей 5, коммутатора 8 и реле времени 1 О формируется с учетом абсолютной величины входных и выходных сигналов объекта 1. В результате при фиксированных настройках системы, во-первых, обеспечивается поступление на входы первого 6 и второго 7 блоков реализации алгоритмов идентификации малых по величине входных и выходных сигналов объек" та, во-вторых, в случае, когда эти сигналы велики, обеспечивается возможность подключения входа блока па" мяти 9 к выходу канала долговременной идентификации (блок 7), а также возможность подключения выхода блока памяти 9 к входу блока 7 и обновление опорных значений параметров для канала долговременной идентификации.3597 5 1 О 15 20 25 30 35 40 Формула и з о б р е т е н и яСистема, идентификации параметров объекта, содержащая последовательно соединенные коммутатор и блок памяти, подключенный выходом к первому входу модели объекта идентификации, выход которой соединен с первым входом устройства вычитания, подключенного выходом к входу первого блока модуля, входы первого и второго блоков реализации алгоритмов идентификации соединены с выходом блока ключей, а выходы - соответственно с первым и вторым входами коммутатора, второй вход первого блока реализации алгоритмов идентификации соединен с выходом второго блока реализации алгоритмов идентификации, выход блока памяти подкл:очен к информационному входу реле времени, соединенного выходом с вторым входом второго блока реализации алгоритмов идентификации, второй вход модели объекта идентификации и первый вход блока ключей соединены с входом объекта идентификации, тре.тий вход модели объекта идентификации и вторые входы блока ключей и устройства вычитания соединены с выходом объекта идентификации, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, в нее дополнительно введены второй блок и третий блоки модуля, сумматор и компаратор, выход которого соединен с управляющими входами блока ключей, коммутатора и ре" ле времени, вход третьего блока мо", дуля соединен с выходом объекта идентификации, выход первого блока модуля соединен с первым входом компаратора вход второго блока модуля сое" динен с входом объекта идентификации, а выход - с первьи входом сумматора,подключенного вторым входом и выходом соответственно к выходу третьего блока модуля и второму входу компаратора,1413597 с ставитель А.Лещев хред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар едак есивых Заказ 3784/5 0 Тираж 866ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Подписи 5 роизводс н лиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная