Адаптивный идентификатор

(19) 5 В 23/00 ПИС И РЕТЕН ниях различных систем и обьектов, Цель изобретения - повышение эффективности идентификатора при оценивании параметров нестационарного объекта, подверженного воздействию помех. Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный идентификатор введены пятый и шестой сумматоры, пороговый элемент и пятый блок умножения, за счет чего появляется возможность обеспечить высокую точность идентификации нестационарных обьектов, подверженных воздействию помех, поскольку реализуется многошаговый адаптивный алгоритм идентификации с переменной глубиной памяти, что позволяет устанавливать компромисс между фильтрующими и следящими свойствами. 1 ил. нскии . Плис ри ство СССР02, 1982,ство СССР/00, 1985.НТИФИКАТОРтся к системам авя, в частности к уси стационарных и в, и может найтировании и испытаежду выходами объекта и намодели. Однако посколькуй алгоритм относится к процефикации со скалярным коэфсиления, в нем нет операции информационной матрицы, о, невозможен и "взрыв паоме того, здесь возможно израметра взвешивания во всем нтервале от 0 до 1.льно объекта идентификации ся, что непрерывный обьектии описывается уравнением, к стандартной форме псевдо- рессии(т) = С (т)х(1)+ а(т), ( где у(т) - скавремени; ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(46) 15.08.91. Бюл. Мг 30 (72) Г.В. Бятюк, Е,В. Бо вошлык, Н.И, Орешко, И и Т.В, Соловьева (53) 62 - 50 (088.8) (56) Авторское свидетель М 957168, кл. 6 05 В 13/Авторское свидетель М 1136115, кл. С 05 В 23 (54) АДАПТИВНЫЙ ИДЕ (57) Изобретение относи томатического управлени тройствам идентификаци нестационарных обьекто применение при проекти Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности к устройствам идентификации стационарных и нестационарных обьектов, и может найти применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов.Цель изобретения - повышение эффективности индентификатора при оценивании параметров нестационарного объекта, подверженного воздействию помех.Устройство реализует адаптивный алгоритм идентификации одновременного действия с экспоненциальным взвешиванием устаревшей информации, реализованный в предлагаемом устройстве. При этом по ходу процесса идентификации как во взвешенном методе наименьших квадратов, так и в разработанном алгоритме минимизируется один и тот же критерий идентификации экспоненциально взвешенной суммы квадратов невязок мстраиваемойпредложенныдурам идентифициентом уобращенияследовательнраметров". Крменение павозможном иОтноситепредполагаетидентификацприведеннымлинейной рег ныи выход объекта в моментта луп = Спхп, (2) С - нестационарные неизвестные параметры объекта, подлежащие определению;х(т) - вектор обобщенных входов обьекщ(т) - помеха с ограниченным вторым моментом;т - непрерывное время.В соответствие объекту ставится дискретная настраиваемая модель где С.1 - вектор оценок параметров обьекта.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого адаптивного идентификатора для варианта многомерного объекта с в входами и одним выходом,Адаптивный идентификатор содержцт обьект 1 идентификации с гп входами и одним выходом, первый блок 2 умножения, первый сумматор 3, второй сумматор 4, блок 5 деления, третий сумматор 6, пятый блок 7 умножения, четвертый сумматор 8, первый квадратор 9. второй квадратор 10, блок 11 оперативной памяти, третий блок 12 умножения, четвертый блок 13 умножения, блок 14 умножителей, второй блок 15 умножения, пятый сумматор 16, шестой двухвходовый сумматор 17 и пороговый элемент 18.Адаптивный идентификатор работает следующим образом.Входной сигнал хп подается одновременно на входы объекта 1 идентификации, первые входы первого блока 2 умножения, вторые входы третьего блока 12 умножения, входы четвертого блока 13 умножения. Выходной сигнал ул с выхода обьекта 1 идентификации поступает на второй вход второго сумматора 4 и первый вход третьего блока 12 умножения. На выходе первого сумматора 3 присутствует значение вектора оценок параметров Сл.1, вычисленное на предыдущей итерации. Выход первого сумматора 3 замкнут и на собственный первый вход. В первом блоке 2 умножения вычисляется скалярное произведение уп = Спхп, которое подается на первый (вычитающий) вход второго сумматора 4, который вычисляет ошибку идентификации Чл = ул - ул = уп-Спхл, которая подается на вход первоготквадратора 9, где вычисляется величина Чп .2 В третьем блоке 12 умножения вычисляется вектор уокер, а в четвертом блоке 13 умножет ния - векторное произведение хпхп . Вычисленные значения Ч упхп, хпхп2 Т подаются на первый, вторые и третьи входы четввртого сумматора 8. На четвертый, пятые и шестые входы четвертого сумматора 8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 подаются сигналы с выходов блока 14. который реализует операцию умножения параметра дисконтирования а, значение которого записано в блоке 11 оперативной памяти и подается на четвертый вход блока 14 умножителей, на значения сигналов, поступающих с выходов четвертого сумматора 8. В результате операции суммирования в четвертом сумматоре 8 на его первом, вторых и третьих выходах появляются сигналы, соответствующие Чп = Чп + аЧП, гп =- 2 2 2Т=упхл + а гп, Вп = хпхп + а Впсоответственно. Сигнал, соответствующий Вп, подается на вторые входы пятого блока 7 умножения, на первые входы которого с выхода устройства подаются предыдущие значения оценок Сп. В результате на выходе пятого блока 7 умножения появляется сигнал, соответствующий ВпСл-ь который подается на первые (вычитающие) входы пятого сумматора 16, на вторые входы которого с вторых входов четвертого сумматора 8 подается сигнал, соответствующий г В результате на выходе пятого сумматора 16 появляется значение гл ВПСП 1, которое подается на входы второго квадратора 10 и вторые входы второго блока 15 умножения, Второй квадратор 10 вычисляет квадраты компонент вектора г-ВпСп, которые, складываясь в третьем сумматоре 6. образуют сигнал, соответствующийгп ВпСп . В дальнейшем этот сигнал поступает на вход деления блока 5 деления. на входы делимого которого поступает сигнал с выхода второго блока 15 умножения. Первый вход второго блока 15 умножения соединен с первым выходом четвертого сумматора 8, откуда поступает сигнал Чл, а вторые входы2соединены с выходом пятого сумматора 16, откуда поступает сигнал гп-В,С,-1, В результате шестой сумматор 17 вычисляет значение Чл (гп - ВпС). После операции де - 2ления в блоке 5 деления появляется сигнал, который подается на вторые входы первого сумматора 3, где складывается с предыдущим вектором оценок Сп-ь В результате операции сложения в первом сумматоре 3 на его выходе появляется уточненное значение вектора оценок Чп (гп - Вл Сп - 1)Сп = Сп - 1+гп - ВлСл - 1 Значение вектора оценок ССл подается на информационные входы порогового элемента 18, который может находиться в двух состояниях: "Открыто", если на его управляющий вход подается положительный потенциал, и "Закрыто" в противном случае.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Управляющий вход порогового элемента соединен с выходом шестою сумматора 17, в котором происходит сравнение требуемого значения параметра точности идентификации Ч и усредненного квадрата ошибки идентификации Ч, который поступает на первый вход шестого сумматора 17 с первого выхода четвертого сумматора 8, В том случае, если величина Чне превышает требуемого значения точности Ч (Ч -Ч,ф 2 0), пороговый элемент 18 открывается по управляющему входу и на его выходах, являющихся и выходом устройства в целом, появляются оценки С удовлетворяющие требуемому показателю точности. В противном случае пороговый элемент 18 закрыт и на выходе устройства значения оценок Сл не появляются,В исходном состоянии в блоке 11 оперативной памяти записано некоторое число 0а ( 1, на выходах всех остальных блоков нули. На первой интеграции сигнал х 1 подается на входы объекта 1 идентификации, первые входы первого блока 2 умножения, вторые входы третьего блока 12 умножения, входы четвертого блока 13 умножения, Выходной сигнал объекта у 1 подается на второй вход второго сумматора 4 и первый вход третьего блока 12 умножения. В результате вычислений в этих блоках на их выходах появляются следующие сигналы: первый блок 2 умножения у 1 = Со х 1 = 0;т второй сумматор 4 Ч 1 = у 1 - у 1 = у 1; первый квадратор 9 Ч 1 =у 1; третий блок 12 умноже 2 2,ния у 1 х 1; четвертый блок 13 умножения х 1 х 1 . Сигналы Ч 1, у,х 1, х 1 х 1 подаются наТ 2 Тпервый - третьи входы четвертого сумматора 8, однако поскольку в исходном состоянии на его выходах, а также выходах блока умножителей 14 присутствовали нули, зти сигналы, складываясь с нулями, дают на выходе значения Ч 1 =Ч 1, г 1=у 1 х 1, К 1= х 1 х 1,2 2 Т Сигнал й 1 поступает на вторые входы блока 7 умножения, где производится операция умножЕния В 1 Со=х 1 х 1 =О. Этот нуль пОСтупает на первые входы пятого сумматора 16, на вторые входы которого поступает сигнал г 1. В результате на выходах пятого сумматора 16 появляется сигнал г 1-й 1 Со=гь который подается на вторые входы второго блока 15 умножения и входы второго квадратора 10. Проходя через второй квадратор 10 и третий сумматор 6, он преобразуется в сигналг 1 - В 1 Со=г 1и подается на вход делителя блока 5 деления. Во втором блоке 15 умножения производится операция умножения сигнала г 1 на значение Ч 1,2 в результате которой на входы делимого блока 5 деления подается сигнал Ч 1 (г 12 - ВОСО) = Ч 1 г 1, В результате операции деле 2 ния на выходе блока 5 деления появляется сигнал Ч 1 г 1/ г 1, Этот сигнал подается на вторые входы первого сумматора 3, где производится умножение оценки параметровЧ 12 ( г 1 - й 1 СЧ 12 г 1С 1 = Со+г 1 - в 1 С 12 1 г 1 112Кроме того, вычисленный сигнал Ч 1 с выхода четвертого сумматора 8 поступает на первый вход шестого сумматора 17, на втором входе которого постоянно присутствует сигнал, соответствующий требуемому значению точности идентификации Ч. В результате операции вычитания в шестом сумматоре 17 на его выходе появляется сигнал -2Ч - Ч 1 . Этот сигнал подается на управляющие входы порогового элемента 18. Если разность Ч - Ч 1 положительна, пороговый2элемент 18 открывается и оценки С 1, поступающие с выхода первого сумматора 3 на информационные входы порогового элемента, проходят на выход устройства, В противном случае (Ч-Ч 10) пороговый2элемент 18 закрыт и на выходе устройства сигнал не появляется. На этом первая итерация работы идентификатора заканчивается.Вторая итерация начинается после поступления на входы объекта 1 идентификации: первого блока 2 умножения, третьего блока 12 умножения, четвертого блока 13 умножения, четвертого блока 13 умножения наблюдения х 2, и появления на выходе объекта 1 идентификации и входах второго сумматора 4 и третьего блока 12 умножения отклика у 2. При этом соответствующие блоки производят следующие операции: первый блок 2 умножения уг = С 1 х 2; второй сумматор 4 Ч 2 = у 2 - у 2; первый квадратор 9 Ч 2; третий блок 12 умножения у 2 х 2; четверг,тый блок 13 умножения хгх 2 . Эти сигналыТпоступают на первый, вторые и третьи входы четвертого сумматора 8. К этому моменту времени сигналы с выходов четвертого сумматора 8 (Ч 1, С 1, й 1), будучи умноженными . в пятом блоке 14 умножения на значение а, подаваемое с выхода блока 11 оперативной памяти на четвертый вход блока 14 умножителей, поданы на четвертый - шестые входы четвертого сумматора 8. В результате операции сложения на выходах сумматора 8 появляются сигналы Ч 2 = Ч 2 + а Ч 1, г 2 =2 2 - 2 =У 2 Хг+агГ 1, йг = ХгХ 2 + ай 1. ДаЛЕЕ ПЯтЫй блок 7 умножения вычисляет значения В 2 С 1: пятый сумматор 16 гг-йгС 1: второй квадратор 10 и третий сумматор 6ггС 21 1: второй блок 15 умножения Ч 2 (гг-Я 2 С 1); блок20 изобретени Чг ( гг - Вг С 15 деления , после чегог;Рг С 1этот сигнал поступает на вторые входы первого сумматора 3, на первых входах которого уже присутствуют значения С 1. В результате операции сложения на выходе устройства появляется уточненное значе- ние= С 1+С 1Г 2 - К 2 С 1 В шестом сумматоре 17 вычисляется значение М - Мг и в зависимости от его зна 2ка происходит открывание или закрывание порогового элемента 18, Если оценки Сг удовлетворяют требуемой точности, они появляются на выходе устройства. На этом вторая итерация заканчивается. В дальнейшем все итерации происходят аналогично второй по мере поступления новых наблюдений,Преимущество предлагаемого адаптивного идентификатора по сравнению с прототипом состоит в том, что он обеспечивает высокую точность идентификации нестационарных обьектов, подверженных воздействию помех, и обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку реализует многошаговый адаптивный алгоритм идентификации с переменнои глубиной памяти, что позволяет устанавливать компромисс между фильтрующими и следящими свойствами,Адаптивныи идентификатор, содержащий первый блок умножения, подключенный первой группой входов к входам обьекта идентификации, второй группой входов - к руппе выходов и первой группе входов первого сумматора, а выходом - к первому входу второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу обьекта идентификации, блок деления, соединенный входом деления с выходом третьего сумматора, четвертый сумматор, первый и второй квадраторы, блок оперативной памяти, второй, третий и четвертый блоки умножения, блок умножителей, о т л и ч а ю 10 15 25 30 35 40 45 50 щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса идентификации в условиях помех и нестационарности обьекта идентификации, введены пятый и шестой сумматоры, пороговый элемент и пятый блок умножения, пятый сумматор подключен первой группой входов к группе выходов пятого блока умножения, первая группа входов которого соединена с руппой выходов первого сумматора и информационными входами порогового элемента, соединенного управляющим входом с выходом шестого сумматора, а вторая группа входов - с первой группой выходов четвертого сумматора, первый вход которого через первый квадратор подключен к выходу второго сумматора, первая группа входов четвертого сумматора подключена к группе выходов третьего блока умножения, вход которого соединен с выходом обьекта идентификации, а группа входов соединена с входами обьекта идентификации, вторая группа входов четвертого сумматора подключена к группе выходов четвертого блока умножения, группа входов которого соединена с входами обьекта идентификации, второй вход, треья и четвертая группы входов четвертого сумматора подключены соответственно к первому выходу, первой и второй группам выходов пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом блока оперативной памяти, третий выход четвертого сумматора подключен к второму входу пятого блока умножения, первому входу шестого сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком требуемого значения параметра точности идентификации, и входу пятого блока умножения, группа выходов которого подключены к группе входов делимого блока деления, подключенного группой выходов к второй группе входов первого сумматора, а группа входов пятого блока умножения соединена с группой выходов пятого сумматора и через второй квадратор с группой входов третьего сумматора, вторая группа выходов четвертого сумматора подключена к второй группе входов пятого сумматора и первой группе входов пятого блока умножения, первая группа выходов четвертого сумматора подключена также к второй группе входов пятого блока умножения.аказ 2751 Тираж 461 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 м при ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101