Адаптивное устройство для идентификации линейных объектов

Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У АВТОС(23)Приоритет аротоеииыВ комитет СССР ам изобретений публиковано 07. 09.82. Бюллетень(72) Авторы изобретения шко и Л,В, Колосо А.И. Ас(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКА ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВвход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым входом первого блока умножениятретий вход - с выходом первого блока деления, а выход - с вторым входом второго сумматора, третий входкоторого соединен с выходом второгоблока оперативной памяти и с вторымвходом второго блока умножения, второй выход первого блока оперативнойпамяти подключен к второму входутретьего сумматора, а первый и второй входы - соответственно к входуи выходу объекта, выход первого блока памяти соединен с третьим входомвторого блока умножения, с вторымвходом первого сумматора 121. стройства явля. Одентификации т+ Изобретение относится к управлению стационарными объектами и может найти широкое применение при проектировании и испытаниях различных систем и объектов.Известно устройство для идентификации линейных объектов, содержащее сумматоры, блоки умножения,. деления и блоки памяти 11 .Недостатком этого уется низкая точность ипри действии помех.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, содержащее первый блок памяти последовательно сое. диненные первый блок оперативной памяти, первый блок умножения, первый сумматор, первый блок деления, второй блок умножения, второй сумматор, второй блок оперативной памяти, третий блок умножения, третий сумматор и четвертый блок умножения, второй Известное устройство пронтификацию по формулехЬ+1) : х-к(+1)В,х(957168 1 О где х(к) - сценка вектора идентифицируемых параметров объекта на 1-м шаге;Р - обратная априорная дисперосионная матрица вектораидентифицируемых параметров объекта;0 - обратная дисперсионная матрица вектора помех измерений;Г - матрица размера (р и),формируемая из значенийвходных и выходных сигналов объекта идентификациисогласно формуле 15Г (К) = у (к),у (к)у (к-и -1);О(1 с-.1) О(с)О(с-п)3где О(к) - значение входного сигнала;у(к) - значение выходного сигнала; зо(1) - некоторая числовая последовательь ност ь.Его недостатком является то, чтодисперсионная матрица вектора помехизмерений задается постоянной для все 5го интервала наблюдений, Однако вбольшинстве практических случаев характеристики помех измерений на интервале наблюдений меняются весьмазначительно, Поэтому погрешность задаз 0ния дисперсионной матрицы вектора помех измерений ухудшает точность идентификации и может привести к смещенным оценкам идентифицируемых парамет 1ров объекта.35Цель изобретения - повышение точности идентификации.Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит второй блокпамяти, третий блок оперативной памяти, пятый и шестой блоки умножения,четвертый и пятый сумматоры и последовательно соединенные седьмой блок умножения, шестой сумматор, второй блокделения и четвертый блок оперативнойпамяти, выход которого подключен квторомувходу первого блока умножения и к четвертому входу четвертогоблока умножения, выход шестого сумматора через третий блок оперативнойпамяти соединен с вторым своим вхо"дом, выходы пятого и шестого блоковумножения подключены соответственнок первыи и вторым входам четвертогои пятого сумматоров, выходы которых55соединены соответственно с первым ивторым входаии седьмого блока умножения, первые входы пятого и шестогоблоков умножения подключены соответ Известно, что дисперсия помехи по полному объему выборки может быть вычислена по формуле( ) -гМ-г (2 г);,0 гдеРУ дисперсионная матрица вектора помех измерений;г-я конечная разность вектора измерений;порядок конечной разности;число точек съема информации в полном объеме выборки. Предполагая характеристики помех измерений неизменныии только на некотором ограниченном интервале наблюдений и вводя обозначение2+ У с-и+1),ственно к третьеиу и четвертому выходам первого блока оперативной памяти, а вторые - к выходу второго блока памяти.Это позволяет на каждом шаге оценивания осуществлять уточнение дисперсионной матрицы вектора помех измерений и отслеживать изменение статистических характеристик вектора помех иэиерений по мере поступления информации и учитывать эти изменения в процессе идентификации, За счет этого достигается повышение точности оценки идентифицируемых параметров объекта.устройство осуществляет оценку идентифицируемых параметров объекта по формулех(1+1)=х(1 с)-(1+1) Й"х(1 с) +- Г(+1) хгде Ц(1+1) - обратная дисперсионнаяматрица вектора помехизмерений на +1 шагеоценивания;(1+1) - некоторая числовая последовательность, вычисляемая по формуле- 0,1г,В третий блок оперативной памяти 46записывается априорная дисперсионнаяматрица вектора помех измерений 0,Сигналы с входа и выхода объектаидентификации 1 по шинам 2 и 3 записываются в регистры первого блокаоперативной памяти 4. Как только впервом блоке памяти 4 будет накоплено(1+г+щ) значение входных и выходныхсигналов, устройство начинает оценивать идентифицируемые параметрыобъекта, т.е. оценивание осуществляется с запаздыванием на (1+г+в) тактов. Сформи ро ва нная в пер вом блокеоперати вной памяти 4 ма три ца Г (1+1)по шине 5 поступает в блоки умножения 6-8, Кроме того, значения выходных сигналов у(к+оп+)+1) по шине 9 иу(к-е+) по шине 10 из соответствующих регистров первого блока оперативной памяти 4 поступают в блок расчета дисперсии 11 на пятый и .шестой бло.55ки умножения 31 и 32. Из второго блока памяти 33 по шине 34 в блоки умножения 31 и 32 поступают значения коэффициентов а. Блоки умножения 31 и32 формируют произведения а; у(к+в + вени 31 и памя 5 9571В предлагаемом устройстве реализуется операция вычисления дисперсионной матрицы вектора помех измерений по резуль та там и з мер ени й, котораяиспояьзуется при определении убывающей числовой последовательности алгоритма идентификации. Таким образом,устройство идентификации корректируетсвои параметры в соответствии с уровнем помех в канале измерения выходного процесса объекта идентификации,Это позволяет считать предлагаемоеустройство адаптивным,На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - функциональная схема блока расчета дисперсии.Вход и выход объекта идентификации 1 соответственно шинами 2 и 3соединены с первым блоком оперативной 20памяти 4. Первый блок оперативной па"мяти 4 шиной 5 соединен первым,четвертым и третьим с блоками умножения 6-8, шинами 9 и 10 с блоком расчета дисперсии 11 и шиной 12 с треть-Иим сумматором 13 Блок расчета дисперсии 11 шиной 14 соединен с первым ичетвертым блоками умножения 6 и 7,Первый блок умножения 6 шиной 15 соединен с первым. сумматором 16. Первый ЗОблок памяти 17 шиной 18 соединен спервым сумматором 16 и вторым блоком умножения 19. Первый сумматор16 шиной 20 соединен с первым блокомделения 21, который шиной 22 соединен с четвертым и вторым блоками умножения 7 и 19. Четвертый блок умножения 7 шиной 23 соединен с вторымсумматором 24, а второй блок умножения 19 шиной 25 соединен с выцитающим входом второго сумматора 24. Второй сумматор 24 шиной 26 соединен свторым блоком оперативной памяти 27,одновременно шина 26 является выходом устройства идентификации . Второй блок оперативной памяти 27 шиной28 соединен с третьим и вторым блоками умножения 8 и 19 и вторым сумма.тором 24. Третий блок умножения 8 шиной 29 соединен с вычитающим входомтретьего сумматора 13, который шиной30 соединен с четвертым блоком умножения 7,Шины 9 и 10 соединяют соответсто пятый и шестой блоки умножения32 с первым блоком оперативнойти 4, Второй блок памяти 33 шиной 34 соединен с пятым и шестым бло:ками умножения 31 и 32. Пятый блок 68 4 умножения 31 шиной 35 соединен с четвертым и пятым сумматорами 36 и Шестой блок умножениА 32 шиной 3 соединен с вторым входом четвертого сумматора 36 и вычитающим входом пятого сумматора 37. Четвертый и пятый сумматоры 36 и 37 соответственно шинами 39 и 40 соединены с седьмым блоком умножения 41, который шиной 42 соединен с шестым сумматором 43. Шестой сумматор 43 шиной 44 соединен с вторым блоком деления 45 и третьим блоком оперативной памяти 46. Третий блок оперативной памяти 46 шиной 47 соединен с шестым сумматором 43. Второй блок деления 45 шиной 48 соединен с четвертым блоком оперативной памяти 49, который шиной 14 соединен с первым и четвертым блоками умножения 6 и 7.Устройство работает следующим образом.Во второй блок памяти 33 записываются предварительно рассчитанные по данным о величине интервала сглаживания в и порядке конечной разности г коэффициенты а согласно формулы а =(-1)7 957 +1+1) и а у(1 с-и)+), Значение ау(К+ +(и+1+1) из блока умножения 31 по шине 35 поступает на суммирующие входы сумматоров 36 и 37. Значение а 1 у(1- -(и+ иэ блока умножения 32 по шине 38 поступает на второй суммирующий вход сумматора 36, где формируется значение у а у(1+и)+1+1)+у(1-(и+,) )1,1=О1 Ю и вычитающий вход сумматора 37, где фориируется значение т а ) у(хая+)(леОу(н.за 1 . Полученные значения из З сумматоров 36 и 37 по шинам 39 и 40 поступают в блок умножения 41, где формируется их произведение, Полученное произведение из блока умножения 41 по шине 42 поступает в сумматор 43. Сюда же из блока оперативной памяти 46 по шине 47 подается значение априорной дисперсионной матрицы вектора помех измерений 0. Сумматор 43 формирует значение дисперсионной.матрицы вектора помех измерений Я(1+1), которое по шине 44 подается в блок оперативной памяти 46 и записывается вместо априорных данных для использования на следующем шаге вычисления дисперсионной матрицы. Значение матрицы Ц(1+1) по шине 44 подается также в блок деления 45. Так как дисперсионная матрица имеет диагональный вид, то для получения обратной дис" персионной матрицы необходимо и до- ф статочно диагональные элементы мат рицы заменить их обратными значениями. Сформированнная в блоке деления 45 обратная дисперсионная матрицаю вектора помех измерений по шине 48 записывается в блок оперативной памяти 49. Значение обратной матрицы Я (к+1) из блока оперативной памяти 49 по шине 14 подается на блоки умножения 6 и 7. блок умножения 6 фор 4 , мирует произведение ГЬ+1)О(М + +1)Г(к+1), которое по шине 15 посту-, пает на сумматор 16; Из блока памяти 17 по шине 18 значения априорной дисМ персионной матрицы вектора идентифицируемых параметров объекта Р поступают на сумматор 16 и блок умножения 19, Сумматор 1 Ь формирует норму матрицы 11 РО +Г (1+1)ч, "(1 с+1)Е(М+ + 1)11, равную сумме модулей всех эле- фф ментов матрицы. Полученная норма мат" рицы из сумматора 16 по цине 20 поступает в блок деления 21, где фор 168 8 мируется значение (1+1), равное 11 Р+Г (к+1, " (1 с+1) Г(К+1)11 Значение(1+1) по шине 22 поступает в блоки умножения 7 и 19. В блок умножения 19 по шине 28 из блока оперативной памяти 27 поступает значение оценки параметров объекта идентифилкации х(к), вычисленное на предыдущем такте. Таким образом, в блоке умножения 19 вычисляется значение (1+1)Р х(1), которое по шине 25 поступает на вычитающий вход сумматора 24. С.блока оперативной памяти 27 значение оценки х(Е) по шине 28 подается в блок умножения 8, где формируе тся з на цени е Г (К+1) х (1) . Э то значение по шине 29 поступает на вычитающий вход сумматора 13, на суммирующий вход которого по шине 12 из блока оперативной памяти 4 подаются значения выходного сигнала у(1+1). И сумматор 13 формирует значениеу(1+1)-Г(к+1) х(1 с)1, которое по шине 30 подается в блок умножения 7, Блок умножения 7 формирует значение (1+1) Г (1+1)0(1+1)у(1+1)-Е(1 с + +1)х(К)1, которое по шине 23.подается на суммирующий вход сумматора 24, на второй суммирующий вход сумматора 24 по шине 28 подается значениелоценки х(к) из блока оперативной памяти 27. Таким образом, сумматор 24 формирует значение вектора оценки идентифицируемых параметров объекта, равное на К+1 шаге х(ра)=х У)-У(ри)П"х(У) + )у он) (+)(уч)- у(О)х(х)1,В отличие от известного предлагаемое устройство позволяет на каждом шаге оценивать статистические характеристики помех измерений и тем самым исключить методические ошибки ,оценивания, связанные с неточностью задания априорной ди спер сионной матрицы вектора помех измерений. Кроме этого, исключается возможность получения смещенных оценок идентифицируемых параметров объекта из-.за неточного задания дисперсионной матрицы вектора помех измерений,Поэтому можно считать, что оценки параметров идентифицируемого объекта, полученные с помощью предлагаемого устройства, являются более точными, чем оценки, полученные с помощью известного устройства.9571 Адаптивное устройство для идентификации линейных объектов, содержащее первый блок памяти, последовательно соединенные первый блок оперативной памяти, первый блок умножения, первый сумматор, первый блок деления, второй блок умножения, второй сумматор, второй блок оперативной памяти, третий блок умножения, третий ,сумматор и .четвертый блок умножения, второй вход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым входом первого блока ум ф ножения,третий вход - с выходом первого блока деления, а выход - с вторым входом второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом второго блока оперативной памяти и с ф вторым входом второго блока умножения, второй выход первого блока оперативной памяти подключен к второму входу третьего сумматора, а первый и второй входы - соответственно к вхо- фф ду и выходу объекта, выход первого блока памяти соединен с третьим входом второго блока умножения, с вторым входом первого сумматора, 6 тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с 36 целью повышения точности устройства, оно содержит второй блок памяти,68 10третий блок оперативной памяти, пятый и шестой блоки умножения, четвертый и пятый сумматоры и последовательно соединенные седьмой блок умножения, шестой сумматор, второй блок деления и четвертый блок оперативной памяти, выход которого подключен к второму входу первого блока умножения и к четвертому входу четвертого блока умножения, выход шестого сумматора через третий блокоперативной памяти соединен с вторым своим входом, выходы пятого и шестого блоков умножения подключены соответственно к первым и.вторым входам четвертого и пятого сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами седьмого блока умноженияпервые входы пятого и шестого блоков умножения подключены соответственно к третьему и четвертому выходам первого блока оперативной памяти, а вторые - к выходувторого блока памяти.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2600599/18-24,кл. С 05 В 13/02 1978.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Ю 2884841/18-24,кл. С 05 В 13/02, 1980 (прототип).957168 факто Тираж 911 ВНИИПИ Государст по делам изобр3035, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д. аказ 659 ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна и Составитель В. КузинЦицика Техред И,Тепер Корректор Г. О