Устройство для адаптивной идентификации объекта

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 504 С 05 В 1 ИЗОБРЕТЕНИЯ Ис с иерем чтобы п ными параметрами ысить точность и я т о,аен ическии ин ьстно СССР 3/02, 1984 АДАПТИВйОЙ ИДЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НТИФИКАЦИИ ОГЬЕКТА(57) Устройство касается автоматичес кого управления и регулирования и мо жет быть использовано в системах автоматического управления объектами ции в предлагаемое устроиство введены восьмой 36 и девятый 37 блоки памяти, пятый 41 и шестой 44 блоки умножения, последовательно включещыетретий кнадратор 28, пятый блок 30сравнения, третий масштабируюший блок32, одиннадцатый сумматор 34, дненадцатый сумматор 38 третий блок 39деления, седьмой блок 43 умножения итринадцатый сумматор 46, последовательно соединенные четвертый квадратор 29, шестой блок 31 сравнения, четвертый масштабируюший блок 33, четырнадцатый сумматор 35, четвертый блок40 деления, восьмой блок 42 умноженияи пятнадцать 1 й сумматор 45. 4 ил.5633 1 О 20 25 30 40 45 50 1 130Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию,может быть использовано в системахавтоматического управления объектамис переменными параметрами и являетсяусовершенствованием устройства поавт. св.1177794.Цель изобретения - повышение точности идентификации.На фиг.1 и 2 приведена схема устройства для адаптивной идентификацииобъекта; на фиг.З - схема блока расчета корректировок; на Фиг.4 - динамикадействительных значений коэффициентови их оценок.Приняье обозначения: Ч, Ч,первая и вторая входные переменныеобъекта; У - выходная переменная объекта; 1 - неконтролируемые возмущениядействующие на объект; 1 с, 1 с 2(1),1 1и . 111(1), 1 (1) - коэффициенты на 1-мшаге соответственно на первом и вто 1, 11ром уровне; Я (1), Я (1) - ошибкарасчета выхода объекта на 1-м шагесоответственно на первом и второмуровне; 1 с (1), е (1) - коэффициенты,полученные на выходе устройства;ч(1), ч 2(1) - приращения входных переменных относительно среднего уровня;- приращение выходной переменной относительно среднего уровня;1 с(1-1), 1 с (1-1) - адаптируемые коэффициенты; 61(1), а 1 (1) - корректировки коэффициентов; Я(1) - ошибкарасчета. Динамика (Фиг.З) действительных значений коэффициентов Е,(1),д(1) и оценок этих коэффициентов по 2лучена с помощью известного устройст 1 Е, Пва для двух уровней 1 с (1), 1 (1),1, 11(1), 1 (1) и с помощью предлагае 2мого устройства,Устройство для адаптивной идентиФикации объекта содержит объект 1,первый 2, второй 3 и третий 4 амплитудно-импульсные модуляторы, второйблок 5 сравнения, первый задатчик б,третий, блок 7 сравнения, второй эадатчик 8, третий задатчик 9, четвертый блок 10 сравнения, первьй блок11 расчета корректировки, первый 12и второй 13 сумматоры, первый 14,второй 15, третий 16, четвертый 17 ипятый 18 блоки памяти, второй блок 19расчета корректировки, восьмой 20,седьмой 21, девятый 22 и десятый 23сумматоры, шестой 24 и седьмой 25 блоки памяти, пятый 26 и шестой 27сумматоры, третий 28 и четвертый 29 квадраторы, пятый 30 и шестой 31 блоки сравнения, третий 32 и четвертый ЭЗ масштабирующие блоки, одиннадцатый 34 и четырнадцатый Э 5 сумматоры,восьмой 36 и девятый 37 блоки памяти,двенадцатый сумматор 38, третий 39 и четвертый 40 блоки деления, пятый 41, восьмой 42, седьмой 43 и шестой44 блоки умножения, пятнадцатый 45 итринадцатый 46 сумматоры, первый 47и второй 48 блоки умножения, первый блок 49 деления, первый ограничитель50, первый масштабирующий блок 51,четвертый сумматор 52, первый блок53 сравнения, третий блок 54 умножения, четвертый блок 55 умножения,второй блок 56 деления, второй ограничитель 57, второй масштабирующийблок 58, первый квадратор 59, третийсумматор 60, второй квадратор 61,четвертый задатчик 62.Устройство работает следующим образом,Входные переменные Ч и Ч 2 поступают на объект 1, а также на первый2 и второй 3 амплитудно-импульсныемодуляторы. Выходной сигнал объекта1 подается на вход третьего амплитудно-импульсного модулятора 4, Амплитудно-импульсные модуляторы осуществляют дискретное преобразование аналоговых входных и выходного сигналов объекта 1, в результате чего на их выходах получаются последовательности амплитудно-модулированных импуль 7( )Выходные импульсы амплитудно-импульсных модуляторов 2-4 поступают на первые входы соответственно второго 5, третьего 7 и четвертого 1 О блоков сравнения, где из них вычитаются импульсы о средних значениях Ч, Ч и У,поступающие с выходов соответственно первого б, второго 8 и третьего 9 захватчиков, На выходах второго 5, третьего 7 и четвертого 10 блоков сравнения получаются импульсы к,(1),ч 2(1) н у(1) об отклонениях переменных от их средних значений, Импульсыс ч, ч 2 н у подаются на входы первого блока 1 расчета корректировки, который предназначен для вычисления корректировок адаптируемЬх коэффициентов 1 с и 1В блоке 11 расчета корректировки реализуется процедура(1) выходе первого масштабирующего блока(1 макс, получается импульс о величине ЬЕ, ,который идет на первый выход блока) с 1 - постоянные коэффициенты,выбираемые в процессе наладки устройства, 15Для реализации процедуры (1) и (2) импульсы с первого и второго входов соответственно через первый 59 и второй 61 квадраторы идут на третий сумматор 60, на этот же сумматор 60 по дается импульс о величине коэффициента й выражения (2) с выхода четвертого задатчика 62, 11 оступившие на третий сумматор 60 импульсы суммируются, и на выходе получается импульс о вели чине знаменателя выражения (2). Для получения числителя выражения (2) импульс с первого входа о ч(з) умножается в первом блоке 47 умножения на импульс с четвертого входа 1 с,30 и подается йа четвертый сумматор 52.Аналогично импульс с второго входа о ч (х) умножается в третьем блоке 54 умножения на импульс с пятого входа о 1(1.-1) и подается на четвертый сумматор 52Выходной импульс четвертого сумматора 52 о модельной оценкеу = , 1 с (.-1) ч (1)1(3)вычитается в первом блоке 53 сравнения из импульса о у с третьего входа блока расчета корректировки, В результате получается импульс об ошибке Е (ь.)=у(1.) - у(з.), который идет нал 45 третий выход блока расчета корректировок.Во втором блоке 48 умножения импульс о ч умножается на импульс с выхода первого блока 53 сравненияи50 в результате получается импульс о числителе выражения (2) для первого коэффициента. Этот импульс делится в первом блоке 49 деления на выходной импульс третьего сумматора 60 и по 55 ступает на первый ограничитель 50, где реализуется выражение (1), и затем умножается в первом масштабируюрасчета корректировки. Таким же образом с помощью четвертого блока 55 умножения, второго блока 56 деления,второго ограничителя 57 и второгомасштабируюшего блока 58 рассчитывается импульс о величине Ь 1 (1), который идет на второй выход блока расчета корректировки.1Импульс о Ь 1, с первого выходапервого блока 11 расчета корректировки суммируется в первом сумматоре 121с импульсом о 1;(-1) с первого блока14 памяти, и в результате получается1, 11 с (з.) = 1 с, ( - 1) + Л 1 с.(4)импульс о значении первого коэффициента в -й момент времени на первомуровне, Этот импульс поступает начетвертый вход первого блока 11 расчета корректировки и вход первогоблока 14 памяти, Аналогично определяется с помощью второго сумматора 13и второго блока 15 памяти импульс12Для определения коэффициентов навтором уровне импульсы с выходов второго 5, третьего 7 и четвертого 10блоков сравнения задерживаются соответственно в третьем 16, четвертом17 и пятом 18 блоках памяти на интервал времени, необходимый для срабатывания схемы первого уровня, и подаются на первый, второй и третийвходы второго блока 19 расчета корректировки, функционированиекоторого аналогично первому блоку 11корректировки, С первого выхода второго блока 19 расчета корректировкиПимпульс о 81 (д) суммируется с имипульсом о 61,(1.-1) шестого блока 24в седьмом сумматоре 21, Выходной импульс седьмого сумматора 2111, п и,Ь 1 с, (з.)= ь 1 с (- 1) + В 1 с, (5)подается на шестой блок 24 памяти иипятый сумматор 26. Импульс о 1; (-1)с выхода шестого блока 24 памятисуммируются в восьмом сумматоре 20 симпульсом о 1 (д) с выхода первого1сумматора 12, в результате чего получается импульслп, и1 с, (-1) = 1 с, (з.) + л 1 с, (з.-1), (6)5 130 который идет на четвертый вход второго блока 19 расчета корректировки, В пятом сумматоре 26 получается импульс1 с (д) = 1 с, (д) + ь 1 с (з.) (7) о первом коэффициенте в -й момент времени на втором уровне, Также опреПделяется импульс и о 1 с (1.), для чего используются шестой 27, девятый 22 и десятый 23 сумматоры и седьмой блок 25 памяти.Для оценки точности идентификации коэффициентов используется показатель в видей, й0 И)=Я (-1) ++( (г (н(1 где Н - номер уровня, И=1,2;М - постоянный параметр, которыйвыбирается в процессе наладки устройства,Коэффициенты определяются путем взвешенного суммирования их оценок на различных слоях, причем доля веса адаптируется в зависимости от покайзателей Я , т,е.и1,=и К+о+е"( )( (Ц ид . ПЧ И)+ч(1)где 3 - номер коэффициента, 3=1,2.При таком способе определения коэффициентов особенно хорошие результаты получаются в том случае, когда оценки коэффициентов по слоям лежат по разные стороны от действительных значений, Здесь обобщенная оценка лучше, чем любая из исходных оценок. В случае, когда оценки коэффициентов лежат по одну сторону от,цействительных значений, обобщенная оценка приближается к лучшей оценке коэффициента, т.е. практически не наблюдается проигрыш в точности идентификации.Дпя реализации выражения (8) для уровня И=1 импульс об ошибке на д-мшаге Гс третьего выхода первого блока 11 расчета корректировок поступает на третий квадратор 28,на выходе1 . г которого получается импульс(1.)тИз импульса о Г (1.) в пятом блоке 30 сравнения вычитается импульс о5633 1 (1.-1) с выхода восьмого блока 36памяти и умножается на постоянный параметр К в третьем масштабирующем блоке 32. В сумматоре 34 алгебраически суммируются импульс о Я (-1)1 с выхода восьмого блока 36 памяти и импульс с выхода третьего блока 32 масштабирования, На выходе сумматора 34 получается импульс о показателе 1на х-м шаге на первом уровне. 5 10 Аналогично получается импульс о покапзателе Цна втором уровне. Дляэтого используется четвертый квадратор 29, на вход которого поступаетимпульс об ошибке Ерасчета выхода объекта на втором уровне с третьего выхода второго блока 19 расчетакорректировок, шестой блок 31 сравнения, четвертый масштабирующий блок33, сумматор 35 и девятый блок 37памяти.Импульсы о показателях Я (д) и11 Гна первом и втором уровнях по ступают на входы сумматора 38, навыходе которого получается импульс ознаменателях выражения (9). В третьем блоке 39 деления импульс о показа 1теле Ц (х) на первом уровне делитсяна выходной импульс сумматора Зф иподается на первый вход блока 4 умножения, где умножается на импульс опервом коэффициенте на втором уровнес выхода пятого сумматора 26В ре зультате получается импульс о второмслагаемом выражения (9), которыйподается на второй вход четырнадцатогосумматора 45.Импульс о критерии Я (д) на второмИуровне подается на первый вход четвертого блока 40 деления, там делитсяна выходной импульс сумматора 38 иидет на первый вход блока 42,умножения, в котором умножается ча импульс 45о первом коэффициенте 1,(1.) на первомуровне. Полученный таким образом импульс о первом слагаемом выражения(9) поступает на первый вход сумматора 45, на выходе которого получаетсяимпульс о первом коэффициенте 1(1.).Импульс о втором коэффициенте1 (1.) вырабатывается аналогично, Дпяэтого используются блок 43 умножения,на второй вход которого подается им, ипульс о втором коэффициенте 1(1.) навтором уровне с выхода шестого сумматора 27, на первый вход - импульсо первом сомножителе второго слагае7 13056 мого выражения (9) с выхода третьего блока 39 деления, блок 44 умножения, на второй вход которого подается им пульс о втором коэффициенте к (1) на первом уровне с выхода второго сумматора 13, а на первый вход - импульс о первом сомножителе первого слагаемого выражения (9) с выхода четвертого блока 40 деления. Выходные импульсы седьмого 43 и шестого 10 44 блоков умножения поступают соответственно на первый и второй. входы сумматора 46. В результате на выходе сумматора 46 получается импульс о втором коэффициенте 1(1).15По аналогии устройством может быть определено и большее число коэффициентов.Использование предлагаемой схемы адаптации коэффициентов позволяет Я 0 получать их более точные оценки. Например, при скачкообразном изменении коэффициентов точность их оценивания увеличивается примерно в 1,5-2 раза по среднеквадратическому отклонению 25 по сравнению и с первым и с вторым слоями известного устройства. Формула изобретения30Устройство для адаптивной идентификации объекта по авт. св, Р 1177794, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности идентификации, в него введены восьмойЗ 5 и девятый блоки памяти, пятый и шестой блоки умножения, третий квадратор, пятый блок сравнения, третий масштабирующий блок, одиннадцатый сумматор, двенадцатый сумматор, тре тий блок деления, седьмой блок умножения и тринадцатый сумматор, четвертый квадратор, шестой блок сравнения, четвертый масштабирующий блок, четырнадцатый сумматор, четвертый блок 45 деления, восьмой блок умножения и пятнадцатый сумматор, выход третьего квадратора подключен к первому входу пятого блока сравнения, соединенногоРвыходом через третий масштабирующий 50 блок с первым входом одиннадцатого сумматора, который выходом подключен 33 8к первому входу двенадцатого сумматора, соединенного выходом с первымвходом третьего блока деления, подключенного выходом к первому входуседьмого блока умножения, который выходом соединен с первым входом тринадцатого сумматора, выход четвертого квадратора подключен к первомувходу шестого блока сравнения, соединенного выходом через четвертый масштабирующий блок с первым входом четырнадцатого сумматора, подключенноговыходом к первому входу четвертогоблока деления, соединенного выходомс первым входом восьмого блока умножения, выход которого подключен к первому входу пятнадцатого сумматора,вторые входы пятого и шестого блоковсравнения подключены к выходам соответственно восьмого и,цевятого блоковпамяти, входы которых подключены квыходам соответственно одиннадцатогои четырнадцатого сумматоров, вторыевходы которых подключены соответственно к выходам восьмого и девятогоблоков памяти, второй вход двенадцатого сумматора подключен к выходу четырнадцатого сумматора, второй входтретьего блока деления подключен квыходу одиннадцатого сумматора, второй вход четвертого блока деления подключен к выходу двенадцатого сумматора, выходы третьего и четвертого блоков деления подключены к первым входам соответственно пятого и шестогоблоков умножения, к вторым входам которых подключены соответственно выходы пятого и второго сумматоров, выходы пятого и шестого блоков умноженияподключены к вторым входам соответственно пятнадцатого и тринадцатогосумматоров, вторые входы восьмого иседьмого блоков умножения подключенык выходам соответственно первого ишестого сумматоров, входы третьего ичетвертого квадраторов подключены ктретьим выходам соответственна первого и второго блоков расчета корректировок, выходы пятнадцатогс и тринадцатого сумматоров являются соответственно первым и вторым выходами устройства, 13056331305633 Кавн,ед остав Редактор аш Заказ 1426/44 ственно-полиграфическое предприятие, г. Ухгороц, ул. Проектная, 4 Про к,саедель А,ЛащевСердюкова Корректор Т Ко Тирах 864 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Раушск