Устройство для определения параметров линейных динамических объектов

Оп ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пцп 6845 1 5 Сотою Соеетс к Социалистичеоотх Республик(23) Приприте Опублико оеударственней ковете СССР вв делам нзабрвтеннй н еткрыткй(72) Авторы нзобрете И. Костюк, А. Н, Сильвестров и Ю,цко Ленина политехнический институтликой Октябрьской социалистцческо революции Киевский орден им. 50-летия В) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРО ЛИНЕИНЫХ ДИНАА 1 ИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВходам с тся к системам Изобретение отцос автоматического управ. бы овано для можетпдрдметъектов в ция епк их о ть использ в линейных в том, процесс настрои амин О цности ндибап ческой с обретен По техниблизко к изопределениямических обдели, входы дл устроиствов линейных ван акото функ держдщсе две вязаны с соо стройства, вы ходдми блока тройки, выходгцдлов цдстро тов тветходы - фо которь ддм шими с соответствующими в мирования ошибки ндс блока формирования си ыйки режиме их нормальцои эксплуатации,Известны устройства для определения парах етров линейных д гндмичсских объектов 1и 121, содержащие настраиваемые модели, Общим цедостдтком этих устройств является зависимость устойчивости процесса настройки от ширины полосы входного сигнала, цани ц 1 я в нем линейно независимых производных при настройке бачьшого числа параметров,подключены к настроечным в оответствующих моделей 3.Недостаток этого устройства состоитчто для обеспечения устойчивостид настройки прп опцовромсццойке большого числа параметровтребуется широкополосный сигнал с большим числом линейно независимых производных. Из-за взаимосвязи болыпогочисла параметров в процессе настройкипроцесс затягивается и при узкопалосномвходном сигнале может оказаться цеустойчивым,Целью изобретеция является повышение устойчивости настройки устройства,Этд цель достигается тем, что вустройство введены два блока формироия матриц, первые и вторые входырых соединены с сигнальными поциям чувствительности 1 ы ходдмисоответствующих моделей, вп.ходы - ссоответствующими входдмц блока формирования сигналов настройки, управляющийвход первого блока формцровд ия матриц14 а,за+а р Г(р 1,1 О 5 по настраиваемым цараметрам,Выходы узла 4 связаны со входамиузла сглаживания 5 представляющегособой набор линейных фильтров, выходыузла 5 подключены к входам узла 6 фор мировация матриц, представляющего собой шифратор для формирования в определенном порядке ца выходах парныхсглаженных произведений функций чувсвительцости. Узел 7 тряцспонировация 3 681подключен к выходу блока формированияошибки настройки.1 ервый блок формирования матрицсодержит последовательно соединенныеузел перемножения и узел формированияматриц, выход которого соединен с выходом блока, сигнальные входы узла пере.,миожения связаны соответственно с первым и вторым, а управляющий вход - стретьим входом блока,Второй блок формирования матрицсодержит последовательно соединенныеузел формирования парных произведений,узел сглаживания, первый узел формирования матриц, узел транспонирования матриц, узел определения алгебраических дополнений и второй узел формирования матриц, выход которого связан с выходом,а входы узла формирования парных произведений - с соответствующими входамиблока.В связи с этим становится возможнымна выходе блока формирования сигналовнастройки получить диагональную матрицу сигналов настройки параметров параметрически настраиваемых моделей, т. е.исключить взаимосвязь параметров в процессе настройки, Кроме того, структуравводимых блоков и связей их элементовобеспечивает независимость процессанастройки большого числа параметров отширины спектра входного сигнала, величиной которой определяется лишь скорость настройки, Широкополосный входной сигнал обеспечивает высокую скорость настройки параметров, Применениедвух моделей позволяет упростить контур самонастройки,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство содержит модели 1 и 2,блок 3 формирования матриц, узел 4 формирования парных произведений, узелсглаживания 5, узел 6 формирования матриц, узел 7 транспонирования матриц,узел 8 определения алгебраических дополнений, узел 9 формирования матриц,блок 1 О формирования сигналов настройки, блок 1 1 формирования матриц, узелперемножения 12, блок 13 формированияошибки настройки, узел 1 4 формированияматриц,Модели 1 ( параллельная) и 2( последовательная) представляют собой линейные фильтры, описываемые операторами,причем где Р - оператор дифференцирования;Д - Ц - переменные параметры после 1 Кдовательцой модели, прицимак - щце зцячеция в допустимых пределах в зависимости от режи ма работ ы с хе м ы;Ь -- пе 1 емеццые параметры пярал- Олельцой модели, нзмецяюцьчеся аналогично; Г (, Р - оператор фильтра с цостояццыми па 1 аметрамц ц цо 1 яд ком Гъе 1 ъ е ВГ,1 од,яряметрическим входом моделейимеется в виду схема управления па 1 аметрамц, жестко соединенная с каждым параметром модели, состоящая из интегратора с бесконечной памятью и управ - ляемого сопротивления ца выходе интегратора, Сигнальные цо функциям чувствительцости в.ходы моделей представляют собой точки съема потенциалов в модели без цярушецця процессов, протекающих в схеме, Число выходов по функциям чувствительцости постоянно для кяж.30дой модели и рявцо числу настраиваемых параметров, т. е, пи К для паряллел,- ной и последовательной моделей соответствеццо.Блок 3 формирования матриц (коэффи 35циецтов усиления в контуре самонастройки) содержит узел 4 формирования парных произведений, состоящий цз набора(;л -1 ) умножителей. Этот узел формирует произведения видаде де де бе,Б; да дс(, дь6, 1,2;=ц,1 л)да дЕ . функции чувствитель 45 1а, ьц ности последовательнойи параллельной моделей1 и 2 соответственноЦ ЫЛ Ь Ц 1. . и В Х ОД (1;. И П О. К Л ОЕ Н К С И Г Ц Д: 1 - ЦЫМ Г;0 фУНКПЦЯ")ЕЗСТЕЗИТСф 1 ЬГО(.ГЦ ВЫХО ддм кОпе,сзй., а уырдвляк ш м входом - к и ходу блока 1, фюрхИ 1)овая ошибки настройки, входы кото 10 о подклк. ены к . соотв( тствукидим выходам моделей 1 иУзел 14 (Ьо)мировыени мдтрцц предстдезляет соой И 1 цфратоп.1 д входы мод(лей 1, 2 поступцот25 Езходцой и выходной сц) 1 алы объекта 15, ,и палы с в)ходов моелй вычцтаютСя в б оке 1:1 сюрмц)розыцця оИбкц настОйки, си цдх 1 с езыход,3 которо 0 Гостуцдет цд у:1)авля.1:цй вхо;1 у;зла перемцо 30 жс цця 12, г 1 с. Гср. Ножыетгя с сигндлдм.цро:Орпцоцд ц,цы: ". Нк)цям чувствигел,ности кыжпсй из мопс и; цз получен 20 цых П 1)ои:зво)1 ен;Гй ф 01) (у" т" ц е)Гтрица В у:зле 1:1, Гигцдл.1, ,; Оцо, и;опальные фуц 35 кпцям:увствцте;н.осгц моделей, перехножаю)тся в у;31 фо)кц 1 Ов 1 нця пдъ ых произведений, с лажцвнатся в узле ( глдживдц;я 5, цз нцх форк 1 ируется матрица уз;ом сз. 11 з ылгебрдц вских дополнений к ъе иецгым транспоцированной матрицы, полуецной с помошью узла 7 трацспонированця мат 1 шц, которые определяк)тся с цомоцпГю узлыопределенияС(алгебраических доно.пеций, формируется15 новая матрица в узле,у. 3 олоке 10 формировдц)я сицыов настройки производится перемцожснце мдтрипц) коэффициентов усиления контуры самонастройки на матрицу, формируемую блоком 11, Результатом умцоженця является диагональная мат рцпд, элементахи кото 1)ой являются коэффициенты усиления контуров самонастройки каждого арамтрд, ГЗеличина коэффициентов определяется шириной55 спектра входного сц ндлд. Прц широкополосном входцом сигнале, содержашем большое количество линейно ездвцсимых состдвляк)ших, обеспечивается езысокдя скомат(сц и 1)(От а 55 цт собой 1 Нфрат 01),.входы кото 1)о о цо:клк) Оцы к выходам у:)л е) фо 1)мирозани мыт 1)цп) в,ходы - ко входам усз,)1:1оцр:елени длебрдическцх доцолеццй к элементам мдт 1)ип, 5 который ц 1 едстдез:51(з собой вычислитель.11 т 01)ой ус 1 1 ,)Ормцроз(ни я матриц под кцосн 1 зхолдми к езыхоам у 51 8 Опредс)5 ОНИ 1 ыл сбрыцче(-.кцх попаНеццй к злемсцтым кГзтрип д Г)ыходымц - к входам10 блока 10 фо 1)к и:)Ова Гцц ( ц( ало) настройки, состоящего из умножителей.ездок 1 1 формирования матряц содержит узел перемножения 1,., представляющий собой набор и, 5 т 1 умножителей, который си"- 5 рость настройки параметров за счет бол - ших коэффициентов усиления контуров самонастройки.Рассмотрим в качестве примера работу устройства по настройке двух пдрдметров.Б этом случаеЬо Р я Со ы (р) - , а (р) = - , (1) Р Я(д р+с. де й. - ошибкд наСтройки,Градиентный метод настройки пардмет- рОВ СЗ два ИЗ уСЛОВИя МИНИМИЗацнн КВадрдтичног о функционала имеет цдЛЛ =-Л Е - , (я) й 1 .)ОС 1(=Ода( 2 бо,Л - вектор коэффццценТД УСИЛЕНИЯ КОНТУР сдк 10 цд(т)ойки ср -та обозначает операцию сглаживания. Подставив (2) в ( я), получимде де дг. деддЪ =-1-- ДО + -- ЛЦ3 С Д (д дЬа дО(1или в матричной формеДдА = - Л.Ь Ь а.где Д - матрица коэффициентов усиления в контуре самонастройки.Тогдас 12112гдеда да да да= -- 1 д= Здао да даВа дас 12-ЮЬ, д,пожить в спектр.В этом случае выбрать равной матзакон настройкив виде(16) йР 2 -Д 1, й 2 -ДЭ Д 4 ДДф 22 22 он- фее что цри одно о сигчиваются,Ц)2(С 22 и 2 21)Й - определитель Грпустим, что входной 1 теля вырорость ца мма.сигнал де при уменсигнала р объект пе ыходе объе означив сигнал наХ, получимоа3 ь "+с огда,а чере дфо Р(" + о обрет 1, Устрометров лине 2 М Са ых аинамичес ектов содержащее дсвязаны с соот ств ующими входами с соответствующимирования ошибки ока формирования дключены к кастроустройства,ми входаминастройкиу Вьсигналов нас выходы - блоха фор ходы бл ки а матрица, составленная из алгебраических дополнений к элементам матрицы, сформированной в узле 6, будет иметь вид О Оро 22- %2или в скалярной формеРеальный входной сигнал можно разде (р, р - частота спектра разложения; Ы - амплитуда составляющей спект ра разложения,Из выражения ( 16) видно расширении полосы частот вх цала составляющие (р увели1 ОО что ведет к увеличению числ жеция (16), т. е, растет ск стройки параметров, Наоборо пении полосы частот входног составляющиесяуменьшаются, что ведет к умецьшеццю 6, т. е. скорость на стройки падае 1 Описанное устройство позволяет автоматически изменять скорость настройки параметров модели в зависимости от частотных характеристик входного сигнала, содержания в нем линейно.независимь производных, автоматически прекращать процессастройки при отсутствии во входном сигнале достаточного числа линейно независимых производных, Это обеспечивает устойчивость процесса независимой настройки параметров модели при любых частотных характеристиках входного сигнала, повысить точность определения характеристик объекта по мере расширения спектра входного сигнала.Использование изобретеция позволит строить автоматические системы иден фикации динамических объектов, напри летательных аппаратов, используя их при создании адаптивных систем управления летательными аппаратами. тво для определения па ве модели, входы которых684519ечным входам соответствующих моделей, отличающееся тем,что,с целью повышения устойчивости настройки устройства, в него введены два блока формирования матриц, первые и вторые входы которых соединены с сигнальными но функциям чувствительности выходами соответствующих моделей, а выходы - с соответствующими входами блока формирования сигналов настройки, управляющийо вход первого блока формирования матриц подключен к выходу блока формирования ошибки настройки. 2. Устройство по п, 1, о т л и ч а - 5 ю щ е е с я тем, что первый блок формирования матриц содержит последовательно соединенные узел перемножения и узел формирования матриц, выход которого соединен с выходом блока, сигналь 2 О ные входы узла перемножения связаны соответственно с первым и вторым, а управляющий вход - с третьим входом блока.25 103, Устройство по пп. 1 и 2, о т -л и ч а ю ш е е с я тем, что второйблок формирования матриц содержит последовательно соединенные узел формирования парных произведений, узел сглаживания, первый узел формирования матриц,узел транспонирования матриц, узел определения алгебраических дополнений ивторой узел формирования матриц, выходкоторого связан с выходол, а входы узлаформирования парных произведений - ссоответствующими входами блока,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 361456, кл. ( 05 В 17/02,08. 09,6 9. 2, Авторское свидетельство СССРМо 473992, кл. (: 05 В 23/02,23.04. 73.Ь. Майкоп IО.К. ИопасК В.Р, Адар 1 е гподеРл сК ОгпЕ а або цяЫщб.Эп 1 опа 1 лоп апд Гоп,той "1969,Мо 3, у.15,Составитель В. ВасильевРедактор Т, Орловская Техред Н. Бабурка Корректор Л. ЛиврйнцЗаказ 5286/41 Тираж 1015 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4