CZ250498A3 - Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednictvím počítače a systém - Google Patents
Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednictvím počítače a systém Download PDFInfo
- Publication number
- CZ250498A3 CZ250498A3 CZ982504A CZ250498A CZ250498A3 CZ 250498 A3 CZ250498 A3 CZ 250498A3 CZ 982504 A CZ982504 A CZ 982504A CZ 250498 A CZ250498 A CZ 250498A CZ 250498 A3 CZ250498 A3 CZ 250498A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- response
- matrix
- response signal
- smoothed
- signal
- Prior art date
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 105
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 50
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 40
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 15
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 6
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 4
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 2
- 230000017105 transposition Effects 0.000 claims 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 abstract 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004672 jump response Effects 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000003234 polygenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Indexing, Searching, Synchronizing, And The Amount Of Synchronization Travel Of Record Carriers (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
Oblast_techniky.
Vynález se týká způsobu pro vytváření parametřů regulátoru z odezvového signálu regulován^soustavy prostřednictvím počítače, při kterém se snímá vstupní signál a odevzdový signál.
Pí?sayadní_stay_techni;ky.
Regulátory PID jsou známy. Často se používají v technice způsobů. Za tím účelem se musí regulátory vypočítat tak, abymohly regulovat přiřazené regulované soustavy, V technice způsobů nejsou zpravidla k disposici žádné modely regulovaných soustav. Pro nasta vení PlD regulátoru se často provede identifikace,například na bázi změřené skokové odezvy off-line. Přitom se vyhledává z daného množství modelů regulova ných soustav vhodný model s příslušnými parametry. Na jeho základě se může vypočítat vhodný PlD regulátor.
Účelné by bylo, jestliže identifikační krok a výpočet regulátoru by se mohly provésti v jediném sdruženém kroku. Přitom by vzniklo definované zobrazení skokové odezvy na hledané parametry regulátoru. Aby se přitom vznikající náklady minimalizovaly, je snazší
* · *· jejich, aproximace pomoví simulované sítě.Jeli k disposici hotová provzu schopná simulovaná sít, pak se mohou vhodné parametry regulátoru bezprostředně najít tak, že se u daného technického zařízení sejme nejdříve skoková odezva regulované soustavy a dá se k disposici simulované síti jako vstupní hodnoty.Výstupní data simulované sítě jsou potom parametry re gulátoru.
Pro provoz simulované sítě mohou se předem stanovit regulované soustavy, pro které příslušné para metry regulátoru jsou známy. Jako základ pro provoz simulované sítě může se například použít expertní systém pro nastavení regulátorů PID, nebo jinak zjištěná knihovna vhodných parametrů regulátoru. Toto zařízení pro provoz může se například jmenovat výukový blok. Výstupní data simulované sítě se porovnají s daty výukového bloku a váhový kód sítě se přivede ve smyslu zmenšení výstupního povelu simulované sítě.To se provádí pro více různých předem zadaných modelů regulovaných soustav, až je chyba u všech příkladů dostatečně malá. Simulované sítě, které tyto požadavky splňují, jsou známy z publikace, uvedené v při loženém seznamu literatury pod položkou(2). Další řešení je známé z publikace uvedené pod položkou (5).
Tam se zjišíují parametry regulátorů přímo z časo vých signálů pomocí simulované sítě. Takovéto sítě musí být zpravidla velmi velké, jsou obtížně provo zovatelné a vyslané parametry regulátorů nejsou spolehlivé.
publikace, uvedené pod položkou (6) v seznamu literatury, je známo je známo zařízení pro indikaci parametrů přenosové soustavy, u kterého se výstupní si gnály, hodnocené simulovaným modelem porovnávají s
A 4 naměřenými výstupními signály. Pro optimální parame metry musí být odchylky co nejmenší.
Způsoby pro výpočet frekvenčních charakteristik θ soustav z vyslané odzvy jsou známé z publikace, uvedené pod položkami například (3) a{(4) přiloženého seznamu literatury. Tyto jsou však tehdy problematické, jestliže skoková odezva je překryta rušícími signály. Jestliže se takto rušená skoková odezva použije pro výpočet frekvenčních charakteristik, které vybudí simulovanou sít, může se pořád ještě státi to, že simulovanou sítí vytvořené parametry regulátorů jsou ne vhodné. V publikacích, uvedených pod pložkami (3) a ¢4) popsaná opatření pro urovnání skokové odezvy,vyžaují více měřeních, nebo nejsou dostatečná pro dosažení požadované spolehlivosti. Z tohoto důvodu se popisuje nový způsob úpravy resp. vyhlazení,který dovoluje výpočet frekvnčních hharakteristiky sou stavy i z jediného narušeného měření.
V důsledku toho neobdrží simulovaná sít bezprostředně ze skokové odezvy vytvořené znaky jako vstupní veličiny, nýbrž provede se předběžné zpracování skokové odezvy. Toto předběžné zpracování zahrnuje v sobě vyhlazení a derivování skokové odezvy' s má[to následující Pourierovou transformací, které se mohou sdružit v jediné maticové násobení s jedinou kom plexní maticí. Takto získaná data se zadají ve tvaru Bodová diagramu. V návaznosti na to se nalezené frek venční charakteristiky i hodnota charakteristi ky?P58£4d se týká amplitudy a frekvence a fázová cha rakteristika, pokud se týká frekvence. Tato úprava má v Bodově diagramu účinek jednoduchého posunutím frekvenčních charakteristik.Jako upravená»normovaná ve licina slouží ta frekvence, která u fázové charakteristiky nabývá hodnoty -100°.Simulovaná sít musí v dů sledku toho obdržet jen normalizované parametry re gulátoru pro normované soustavy, Čímž se dosáhne zjednodušení postupu. Ze zbývajících frekvenčních cha rakteristik se vytvoří charakteristické veličiny jako vstupní veličiny pro simulovanou sít. Výstupní veličiny sítě představují normované parametry £$-re gulátoru. Zrušením provedené úpravy se konečně dosáhne hledaných paramterů regulátoru.
Pro získání frekvencí ze skokové odezvy z lineární regulované soustavy je znáno více způsobů. Zde je třeba upozornit na Past Pourierovu transformaci (PPT) nebo na diskrétní Pourierovu (DPT). Další praktickou metodou je aproximace oolygonovým pbřadem a transformací frekvenčního rozsahu prostřednictvím elementárních souvzažností, sfi^příklad uvedBny a popsány v publikacích pod položkami ¢3, 4) seznamu literatury. Bezprostřední použití těcho metod při rušéné skokové odezvě není zpravidla dostačující pro zjištění parametrů regulátoru. V tomto případě se Často dopručuje ca· sto časově náročné vybuzení regulované soustavy vícenásobnými skoky, impulzy nebo stochastickými signályr které jsou ale v technice způsobů jen zřídka možné.
Aby se pomocí jediné, i rušené skoková odezvy ob držely dostatečně informativní frekvenční charakteristiky v Bodově diagrmu pro návrh parametrů regulátoru PXD, navrhuje se podle vynálezu, skokovou odezvu nej
prve urovnat vyhlazením, přičemž pro úpravu se využije ta skutečnost, že pro určení jednoho hodu upravené křivky , je k disposici celý průhěh skokové odezvy. Pd vyhlazení může se skoková odezva derivovat, čímž se obdrží hodnocení impulzové odezvy soustavy. Hodnocení, resp, odhad* impulzové odezvy s; před stavuje základ pro určení frekvenčních charakteristik regulované soustavy ve smyslu způsobů, uvedených v publikacích pod položkou (3, 4) přiloženého seznamu literatury. Tato metoda poskytuje i při silných rušeních skokové odezvy dobré výsledky. Obě uvedené operac^z?ormulovat psaným způsobem ve tvaru matice a sdružit v jediné maticové násobení s komplexní maticí.
Dosud byly popisovány způsoby s použitím jediné skokové odezvy. To vsak není nutné, nebot způsob pracuje bezvadně i tehdy, jestliže se použije libvoolný odezvový signál regulované soustavy.
Přitom existují dvě možnosti pro vytvoření frek vencních charakteristik při uzavřeném regulačním obvodu. U první možnosti může se použít odezvový signál a vstupní -signál. Oba se, jako před tím skoková odezva, nejdříve urovnají a potom se provede Pourierova transformace. Derivování zde není třeba provádět, neboí na výsledek nemá žádný vliv. Znikají zde dvě frekvenční cha rakteristiky, jedna pro vstupní signál a jedna odezvový signál. Rozdíl obou charakteristik v Bodově diagramu je hledaná frekvence soustavy. Tato možnost je rovněž popsánse v publikacích uvedených pod položkami (3) a (4) přiloženého sezhamu lliteratury.
U obou možností se urovnaná, vyhlazená impulzová odezva soustav vypočítá rozvojem odezového signálu vzhledem ke vstupnímu signálu. Tato rozvojové operace
závisí na vstupním signálu. Jeli vstupní signál skokový, pak je rozvojová operace identická s urovnáním vyhlazením a navazujícím derivováním. Druhá me toda tudíž představuje zevšeobecnění způsobu vyhlazování jeho rozvojem.
Další rozvinutí vynálezu jsou uvedena v podružených národích.
xřehleá_obrázků_na_v^krese.
Vynález bude v dalším textu objasněn na příkladu provedení, znázorněného na výkrese. Přitom je znázorněn způsob vytváření parametrů na jednom ^D-regulátoru, aniž by 1 vynález omezen na tento příklad provedení.
Na obr. 1 je znázorněn o blokové schéma tohoto za pojení.
Na obr. 2 je podrobněji znázorněna Část tohoto sy stému.
Na obr. 3 je znázorněn systém při otevřeném regu lačním obvodu.
Na obr. 4a je znázorněn systém při uzavřeném reru lačním obvodu s první metodou.
Na obr. 4b je znázorněn systém při uzavřeném regulčním obvodu s rozvojovou metodou.
Na obr. 5 je znázorněna rušená skoková odezva.
Na obr. 6 je znázorněna hodnotová charakteristika
Na obr. 7 je znázorněn průběh fázové charakteristiky.
Na obr. 1 je znázorněno vytvoření regulačního ob vodu, sestávajícího z regulované soustavy RS a regulátoru RG. Regulovaná soustava je znázorněH&7^§iH8^edneu zde se jí však přivádí podle vynálezu skokový signál SS. Na základě skokového signálu se vytváří skoková odezva SA, jejíž amplituda Y je vynesena na ose t Času. U regulátoru se jedná o regulátor PID. Dříve nežli simulovaná sít NN může vytvořit parametry Kp, Tn, Tv k nastavení regulátoru RG, musí se uvést do provozu.
Tn je přitom integrační časová konstanta, Tv doba trvání a Kp činitel proporcionality, viz publikaci pod p^ožkou (3) přil oženého seznamu literatury.
Provozování simulované sítě NN se provádí pomocí výukového bloku LR váhy simulované sítě nastaví tak že hodnoty vyslané výukovým blokem a simulovanou síti na základě skokové odezvy, jsou přibližně identické.Za tím účelem musí se simulované síti přivésti velký počet skokových odezev SA různých soustav Výukovému bloku LR se přivádějí nejčastěji parametry soustav. Mohou se však zpracovat také jiné veličiny pro jednoznačné charakterizování soustav. Pokud se hodnoty simulované sítě NN od výukového bloku LB odchy lují, přestaví výukový blok LR váhy simulované sítě NN tak, až je odchylka nulová. Provoz simulované sítě není předmětem vynálezu a může se realizovat známým způsobem.
« *··
Podrobnější znázronění systému je ukázáno v obr.2. Skoková odezva SA se snímá v různých časech, t.j. ve snímacích Čaech T^, Tg, *** v *®®Μο časových okamžicích jsou amplitudové hodnotýY,které se přivádějí prostředku-pro vyhlazování g^ourierovu transformaci. T,ento provedei._ v jediném kroku vyhlazení skokové odezvy SA podle vynálezu a vytvoří z vyhlazené odezvy amplitůdovou charakteristiku Yl a fázovou charakteristiku Y2 způsobem uvedením v publikaci pod položkou (3, 4) přiloženého seznamu literatury. Obě charakteristiky jsou znázorněny v obr. 2 v závislosti na frekvenci (U . Obě charakteristiky se upravují v normovací jednotce NE, a z upravených charakteristik se vytvoří charak τ teristické veličiny , např. C, DA Ε, P, které se při vedou jako vstupní veličiny simulované síti NN.Charakteristická veličinp. G. se přímo vypočte ze skokové odezvy a rovněž se přivede simulované síti NN. Na základe těchto vstupních veličin vytvoří simulovaná sít NN parametry Kg, Tn, Tg regulátoru. Tyto parametry se použijí pro nastavení regulátoru PIE, které jsou takové, že uzavřený regulační obvod bezvadně pracuje.
V následujícím popisu bude nejdříve vysvětleno,jak se z rušené skokové odezvy vytvoří SA vytvoří vyhlazená skoková odezva. Přitom se využije té znalosti,že skoková odezva dané regulované soustavy se v normálním případě časově mění. Rychlé změny jsou pravděpodobně zpu sobeny rušivými signály. Pro zjednodušené vysvětlení podstaty vynálezu uvedena ekvidistance g míst měře né skokové hodnoty Y(t),
to je y[n]=y(nT), n=0,1,...,q-1
Přitom je T animaci čas. Časově diskrétní signál Y(n) se může sdružit ve vektor y[o] y[i] ly[q - i]J (i)
Dále se zavede (q x q) sumační matice (2)
A: =
200 q - 1
1 ... 1 kterou se může například vyjádřit akumulující sčítání komponentů y. Toto představuje velké množství aproximací integračních operací^
A{y}:
200 (q - i)t
o
T j y(T)dT (2a) (q-l)T
J y(T)dT o
K vektoru Υ ae nyní hledá vyhlazený vektor s jako aproximace, K tomu se využije jako vyhlazovacího působení akumulující sečítání, t, j. nejdříve se vyjádří vektor s a = Av (3) v = Aa (4)
Podmínka es = Y by pak znamenala a& = Y, čímž se nepřesnost-ve spojení s a. Je tudíž snaha, vytvořit aproximátivn^r ovnost mezi a a Y , přičemž například s BaH , nebo s předem zadanou vhodnou diagonální r n φ matici D s kladnou hodnotou, by měl · být výraz a. Da co nejmenší. Pro to platí základní idea způsobu vyhlazování. Pro řešení se vytvoří a'minimalizuje funkce energie £(a) = k (Y - A2a)T ' (Y - A 2 a) + aTpa (5) k - konstanta, například k = O.
Přitom vyhodnotí první člen odchylku aproximace od naměřené skokové odezvy a druhý člen nepřesnost aproximace. Dosazením nulového graidentu £ (a) se vypočítá řeše ní a = [a2ta2 + opftZTy (6) a z toho vektor a vyhlazené skokové odezvy podle
. 11 rovnic (3) a (4)· V mezní případě D = O vznikne z toho s = Y, t.j., ze vyhlazovací účinek mizí.
Potlačení rušení dá se ještě zlepšit, jestli se u rovnic (3) a (4) přijmou ještě další Člen téhož tvaru a funkce energie do^hí k tomu se vztahující rovnici (5). Výhodná je následující funkce energie s(b) = k[ (y - A4b) D0(y - A4b) + yTD1y + aTD2a + rTD3r + bTD4b ] (7) s vhodně zvolenými diagonálními maticemi ρθ, D2»
D^, s kladnými hodnotami, přičemž k rovnicím (3) a (4) ještě přistupují rovnice (8) a (9) a = Ar r = A^b (8) (9)
Matice se zpravidla dosadí jako 0.
Význam nového způsobu vyhlazování pro následující další zpracování spočívá mimo jiné v možnosti, navrhnout z rušené skokové odezvy Y(t) prostřednictvím vektoru y bezprostředně také dostatečně vyhlazené hodnocení pro impulzní odezvu h(t) = ds(t)/dt s ·* ··· ··» ··
h(nT) = h[n] ~ Vn+/4(q - l)
CIO) přičemž vn+j_ zhačí (n + l)-entou složku zva s(t) přesnou skokovou odezvu SA-U bez rušení,Tyto poměry vyplývají z obr. 5, který ukazuje rušenou skokovou odezvu SA-G, nerušenou skokovou odezvu SA-U a vyhlazenou skokovou odezvu SA-R. Rekonstrukce impulsové odezvy může se provésti s
(11) jednoduchým maticovým násobením pevnou maticí ve vektor v, přičemž V je popsaným způsobem určeno mini malizací funkce energie rovnicí (7), dosazením do rovnic (9), (S) a (4), rozložením podle v a vypuštění závorek u Y. Tím se dostane pro V
Popsaný způsob může se nyní doplnit pro případ, že vstupní signál není skokový. K tomu se zavede rozvojový operátor
J x(t - τ)ν(τ)άτ x{v}: =
200
J x(t - τ)ν(τ)άτ (q ~ l)T (12a) (q-l)T
J y(t - τ)ν(τ)άτ
Na rozdíl k A(v) označuje X(v) rozvojový integrační operátor od v(t) se vstupním signálem x(t).Z toho se může integrací se součtem vytvořit rozvojová matice
X.
^rčení vyhlazené impulzové odezvy se nyní neprovádí minimalizací funkce energie (7), nýbrž minimalizací rozšířené funkce energie, e(b) = k^(y - XA3b)Tp0(y - XA3b) + yTD1y + aTD2a + rTD3r + bTp, b (12b)
Jako řešení obdrží se nyní v = Vy (12C) y = a3U3txtS0XA3 + Ú3T + A2Ts2a2 + ATD3 A + S4) A3TXTE (I2e)
7ekto'ř, chrakterizující impulzovou odezvu dá se tedy rovněž určit,stejně jako v případě skokového vybuzení obyčejným maticovým násobením z vektoru Y měřeného výstupního signálu. Matice V závisí ovsem nyní na výstupním signálu x(t), nebot V závisí na výstupním signálu.
Výpočet Bodová diagramu z vyhlazené impulzové odezvy se provádí účelně způsobem, uvedeným v ¢3, 4) na bázi polygonového tahu pro skokovou odezvu. To je tudíž výhodné, nebot frekvenční body,$asto v logaritmickém měřítku,by měly ležet ve stejných vzdálenostech.
Ovšem že se při použitém způsobu použije jediná impuzovrl odezva po předcházejícím vyhlazení a derivová ním skokové odezvy vyslané regulovanou soustavou.To je v technice způsobu nutné, nebot snímání skokové odezvy • ·« · • · · · · · · ·♦· * * ·«· ♦ · · · · · «·· ·· ··· ·· ·· ·· například u chemických zařízení trvá nezřídka několik hodin a z důvoduu spolehlivosti je snaha dimenzovat soustavu z hlediska z hlediska provozních bodů co nezmenší jako důsledek více skoků, nebo je v mnoha případech možné vysokofrekvenční vybuzení.
Vypočet frekvence soustavy bude blíže objasněn v v následujícím textu. Hledaná frekvence^e H(jCú),
O <oJ <( oo,která se obdrží Lapaceovou transformací impulzové odezvy h(t) = ds(t)/dt, přičemž Lacova proměnná s se nahradí jód . Při aproximaci může se impulzová odezva nahradit schodovitou funkcí, přičemž v-tý obdélníkový blok (v = 1, 2, .... q-1) má vždy šířku T a výsku h(v-l) = h((v-l)T = vv/T. Poue poslební q-tý blok š výškou h(q-l) zahrnuje časový interval ((q - 1)T, oo). To opovídá výsledku v ¢3, 4) zná zorněnému způsobu. Pro zvýšení přenosti je také možná aproximace polygenovým tahem, nebo křivkou splíne.
Frekvence jednotlivých obdélníkových bloků je možné určit, resp. uvést bezprostředně pomocí odpovídajících korespondencí (3, 4). Označujeli Hyjώ-l frekvenční charakteristiku v-tého obdélníkového bloku o výšce 1, pak se obdrží jako aproximace hledané frekvenční charakteristiky součet
H(jo) = Σ h[v - l]Hv(jo) a --— LvvHv(jo) (13) v=i (q - 1)T V=1
Podstatné u shora uvedené úvahy je skutečnosti,že při pevné frekvenci CO - Od ýu jsou ve shora uvedeném součtu hodnoty H (jcd) každého jednotlivého bloku o normované výšce charakterizovány komplexním číslem.
• · ···· ·· ·· ·· • ft ftftft© • · ftft ftft • · · ftft · · © • · · · · • ftft · ··
Sdružili se tato komplexní čísla v jeden vektor, t. j.
Ηι^ωμ)·
Η2<:ωμ)
Hq (j ω μ ) (14) tak se obdrží
H(jcU = 1;— νΤ1θμ (q - 1)T (15) nebo při více libvolných frekvecních bodech ^χ» ^2’ odpovídající [H(jo1)H{jo2)...H(jom)] a --5—- vT[h,h2-h ml (q - l)T 1-1 ~2 -m J (16)
To znamená, výpočet frekvenční charakteristiky se může aproximoval maticovým násobením vektoru v impulzové odezvy s pevnou maticí.
Přitom se nevychází z hodnot naměřené skokové odezvy, nýbrž již vyhlazeného vektoru v impulzové odezvy. Protože také při algoritmu vyhlazování vychází vektor y z vektoru v naměřených bodnot skokové odezvy násobením pevnou maticí, mohou se obě matičková nesloužit dohromady, takže vyhlazování nevzniknou další náklady.
«»· a « · «» « *·* ··
Ve sdruženém znázornění se zkratkami dostane se
HtjoJ
H{jO2)
H( j co m) (17) transformační matice frekvence
H: =
(18) a vyhlazovací matice V jako řešení matice shora po psaného způsobu vyhlazování (q “ 1)T
HVy (19) jako aproximace frekvenční charakteristiky soustavy bez prostředně z vektoru Y naměřených hodnot skokové odezvy soustavy.
V obr. 6 a 7 znázorněné frekvenční charakteristiky, dají se získat, jak bylo již v úvodu popisu uvedeno, bezprostředně matičním vynásobením vektoru v jedinou předem vypočítanou maticí.
Z těchto frekvenčních charakteristikznázorněných v obr 6 a obr. 7 dají se normované hodnoty získat . následující ζρΛsobem.
• to to to toto • toto to to ·· ·» • · · · • * ·· ··· · * • « * • to toto x = log 10 ( 6JT) značí logaritmickou frekvenci,h(x) hod notovou charakteristiku a p (x) fázovou charakteristiku v Bodově diagramu, ν^ζ obr. 6, 7. Tyto funkce se nejdříve vyhladí, t.j. vytvoří se funkce E(x) e p(x). Nyní se hledá bod xQ s p(x0) = i3n <|>K je přitom konstanta, například <^= 100. Vyznak B je tudíž S = xo
Vyznak A se obdrží z amplitudové charakteristiky podle
A = E(xo).
Nyní se vytvoří upravená funkce hb:(xN); = b(xN a x0) - A = b(xN + b) - A (2C a
pN(xN): = ρ(χΝ + xo) = p(xN + b) (21) vypočítají se tři charakteristické veličiny, totiž f c( xN) = — J Pn (θ) “ bN (χΝ)
90η (22) ····
1Θ
C = fc(0.l6) - fc(-0,84) (23)
E = 1^(0) (24)
P = pN(0) + <j>„ (25)
D = logíof J ΐΟ2Β“^θ^άθ^ - 2E (26)
Í 0.0244 J přičemž Β^θ): = b^T(log 10(θ)) (27)
Význak G se vypočte z odezvového signálu Y(t) odhadem amplitudy ; šumu, t.j.
Y(t) = Y_(t) + n(t)r &
Y : vyhlazený odezvový signál S n(t): šum p,e signálním výkonem 1 r: amplituda šumu přibližně platí
Přitom se předpokládá, že vstupní signál má střední signálí výkon 1. Neníli signální výkon vstupního siggnálu 1, pak se G dělí kořenem signálního výkonu.
odlišení
Význak C dovoluje / minimálně fázových soustav od neminimálních. Význak D muže se také označit jako spektribí energie impulzové odezvy. Význak G slouží k tomu, aby při rušené odezvě signálu se určili parametry regulátoru opatrněji.
Hotová prozovaná simulovaní síí;, sestávájící ze tří simulovaných vstupů, čtyř skrytých simulovaných vstupů a tří simulovaných výstupů vytváří z toho tři výstupní veličiny c, d, a e, z nichž se potom podle
K = 10° “ A P
Tn = 10d B Tv = 10e B mohou vypočítat hledané parametry regulátoru.
Kroky pro výpočet frekvenčních charakteristik se v' l dalším vysvětlí pomocí obr. 3 a 4a· Pro výpošet charakteristik v Bodově diagramu, může se, jak ulazuje obr. 3, vycházet z regulované soustavy, které je přiváděn skokový signál (otevřený regulační obvod). Pak postačí, měřit jen skokovou odezvu, neboí skokový signál je známý.
U regulačních obvodů není často možné, tyto regulační obvody řídit. Potom se může například uzavřenému regulačnímu obvodu přivést! skokový signál, aby se potom mohl měřit vstupní signál a odezvový signál regulované soustavy pro určení frekvenčních charakteristik. Příklad pro to je uveden v obr. 4a a v obr. 4b.Z obr. 4a lze seznat, že po transformaci ve frekvenčním rozsahu se vytvoří rozdíl frekvenčních charaktiristik vstupního signálu a odezvového signálu a použije se pro vytvoření charakteristik. Předcházející vysvětlení se týkají první metody.
V obr. 4a lze rozeznat, že pro druhou metodu se impulzová odezva vypočte prostřednictvím rozvojové operace která závisí na vstupním signálu X)t). Vyhlazení odezvového signálu a vstupního signálu není potom potřebné. V důsledku uvedené rozvojové metody se vyšle i při rušeném měření upravená impulzová odezva. Prostřednictvím Pourierovy transformace se potom z toho obdrží známými metodami hledaný BodS.v diagram (3, 4).
Claims (20)
- PATENTOVÉNÁROKY fc · · ·* • fc «fc · »1. Způsob pro vytváření parametrů regulátorů z odezvového signálu r e gul ovaiíe soustavy prostřednictvím počítače, vyznačující se tím, že snímaný vstupní sig nál a odezvový signál se časově různým filtrem vyhladí, nebo časově různým filtrem vyhladí a derivuje, z vyhlazeného, nebo z vyhlazeného a derivovaného vstupního signálu se vytvoří frekvenční charakteristiky,načež se vytvoří rozdíl frekvenčních charakteristik v Bodeově diagrmu a pomocí tohoto rozdílu se zjistí parametry regulátoru.
- 2. Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednic tvím počítače, vyznačující se tím, že se snímá vstupní signál a odezvový signál, ze sínamého odezvového signálu se vytvoří vyhlazená impulzová odezva roz vojem odezvového signálu vzhledem ke vstupnímu signálu, z impulzové odezvy se vytvoří v Bodeově diagramu frekvenční charakteristiky a z těchto frekvenčních charakteristik se zjistí parametry regulátoru.
- 3. Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednic tvím počítače, vyznačující se tím, že se snímá odez vový signál, snímaný signál se časově různým' filtrem vyhladí, nebo časově různým filtrem vyhladí a derivuj je, z vyhlazenéhó, nebo z vyhlazeného a derivovaného odezvového signálu se vytvoří v Bodeově diag&nu - frekvenční charakteristiky a z těchto frekvenčních charakteristik se zjisí parametry regulátoru.
- 4. Způsobj podle nároku 1, 2, nebo 3, vyznačují cí se tím, že rozvíjení, vyhlazování, nebo vyhlazování a derivování vstupního signálu nebo odezvového signálu a vytváření impulzové odezvy sr provádí podle rovnice x = Vx v = V Y přičemž Y je vektor, sestávající ze snímaných hodnot odezvového signálu, V je matice pro rozvoj, nebo vyhlazení, nebo vyhlazení a derivování, x je vektor vstup ního signálu, x je vektor vyhlazeného vstupního signálu.
- 5. Způsob podle nároku 4 ve spojení s nárokem 2, vyznačující se tím, že rozvojová matice se získá z funkce energie, která obsahuje člen, který udává odchylku aproximace od naměřeného odezvového signálu a další člen, který udává drsnot rekonstruované impulzové odezvy.
- 6. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že vyhlazená rozvojová matice V se získá minimátlizací následující funkce energieb) = kí(y - xA3b)TB„(y - xž3b) + ř5TD2 a rTD3 r bTD4b přičemž k je konstanta například 0.5X je rozvojová integrační matice, která se vypočítá v závislosti na vstupním signálu,A je integrační matice r = A ba. = A r v = A aDg, £l» ^2* ·’·—4 Jsou libovolně zvolené diagonální matice a řešení této minimalizace je dáno vztahem v = V Y y = a3(a3TXtD0xa3 + A3TP1A3 + A2Td2A2 + Atd3a + p4) A x 5
- 7. Způsob podle nároku 4 ve spojení s nárokem 1, vyznačující se tím, že matice V pro vyhlazování a de rivování se získá z funkce energie, který udává odchylku aproximace od naměřeného odezvového signálu a další člen, který udává drsnost rekonstruované impulzové o dezvy.
- 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, Že ·· · · * matice V pro vyhlazování, nebo pro vyhlazování a derivování má následující složení v = a3(a4Td0a4 + a3td1a3 + A2td2a2 + atd3a + p4) 1A4Tp0 přičemžD-p ... D4 je libovolně volitelná diagonální matice,A je integrační matice T je transponování.
- 9. Způsob podle nároku 4 ve spojení s nárokem 3, vyznačující se tím, še matice V pro vyhlazování,a derivování se z funkce energie, která má Člen, který u dává odchylku aproximace . od naměřeného odezvového signálu a další člen, který udává drsnost rekonstruované signálové odezvy.
- 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že vyhlazovací matiece nebo vyhlazovační a derivacní ma tice se získá z funkce energie c(a) - k + aTDa přičemž první člen udává odchylu aproximace od namě řeného odezvového signálu udává drsnost aprocimace, s = Av.v « · · · v = Aa s = A2 aD je diagonální matice A je integrační matice k je konstanta např. 0.5
- 11. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že vyhlazovací matice, nebo vyhlazovací matice a derivaČní matice se získávají z funkce energie s(b) ~ k[ (y - A4b) D0(y - A4b) + vTpjv + aTD2a + rTp3r + bTD4b ] přičemž D jsou diagonální matice, A je integrační matice s = A v v = A a a = A r r = A b
- 12. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že Bodeův diagram se přizpůsobí frekvenci.
- 13.upravenáZpůsob podle nároku 12, vyznačující se tím,že frekvence má fázovou charakteristiku -<k·
- 14. Způsob podle některého z předcházejících náro26 ků 1 až 13, vyznačující se tím, že charakteristiky Bodeova diagramu se provedou podle metody aproximace skokové odezvy, nebo impulzovou odezvou, polygonového tahu, nebo obdélníkovými bloky a transformace ve frek venčním rozsahu se provede prostřednictvím elementár nich korespondencí.
- 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím,že pro aproximaci frekvenční charakteristiky platí:(q - l)TΣ vvHv(jo) v=l
- 16. Systém podle nároku 15, vyznačující se tím,že z vektoru Y se získá aproximace frekvenční charakteristiky vztahy přičemž platí (q - X)THVy(q - 1)T
- 17. Systém pro adaptivní nastavování regulátoru PID pomocí simulované sítě s použitím způsobu podle některého z nároků 4, 7, 8, 12 -16 ve spojení ve spojení s nárokem 1, vyznačující se tím, že jsou uspořádány první prostředky pro snímání odezvového signálu, vyslaného regulovanou soustavou na základe přivé dého vstupního signálu, dále jsou uspořádány transformační prostředky (M), kterými se vyhladí vstupní signál a odezvový signál (SA), případně derivuje a transformuje se do frekvenčního rozsahu, pro vytvoření Bo deovova diagramu soustavy z frekvenčních charakteristik vstupního signálu a odezvového signálu v Bodeově diagrmu se vytvoří rozdíl a Bodeovův diagram přivede na simulovanou sít přímo nebo po převodu, hodnotovou charakteristiku a fázovou charakteristiku, jako vstupní hodnoty a že simulovaná sít vyšle parametry pro nastavení regulátoru.
- 18. Systém pro adaptivní nastavování regulátoru PID pomocí simulované sítě s použitím způsobu podle některého z předcházejících nároků 4-6, 12-16 ve spojení s nárokem 2, vyznačující se tím, že jsou us pořádány první prostředky pro snímání odezvového sig nálu vyslaného regulovanou soustavou na základě přivedeného vstupního signálu, že jsou uspořádány rozvojové prostředkykterými se vypočte vyhlazená impulzová odezva z odezvového signálu v závislosti na vstupním signálu, dále jsou uspořádány druhé prostředky pro získání Bodeova diagramu z vyhlazené impulzové„ odezvy a vBodeovův diagram vyšle na simulovanou sít přímo nebo po převedení jako vstupní hodnoty jak hodnotovou cha 28 rakteristiku tak i fázovou charakteristiku a simulovaná sít vyšle parametry pro nastavování regulátoru.
- 19. Systém pro adaptivní nastavování regulátoru PIDpomocí simulované sítě s využitím způsobu podle některého z předcházejících nároků 4, 9, 12 - 16 ve spojení s nárokem 3, vyznačující se tím, že jsou uspo dány první prostředky pro snímání odezvového signálu, vyslaného regulovanou soustavou na základě přivedenévstupního signálu, dále transformační prostředky (M), kterými se odezvový signál (SA) vyhladí případně derivuje a transformuje do frekvenčního rozsahu, druhé prostředky jsou uspořádány jsou uspořádány pro vytvoření Bodeova diagramu z vyhlazeného odezvového signalu a Bodeůuv diagram vyšle na simulovanou sít přímo, nebo po převední jako vstupní signál jak hodnotovou charakteristiku, tak i fázvou charakteristiku a simulovaná síí vyšle parametry pro nastavení regulátoru.
- 20. Systém podle nároku 17, 18 nebo 19, vyznačující se tím, že upravovači jednotka (NE) je uspořá daná pro úpravu Bodeova diagramu vzhledem k frekvenci
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19604793 | 1996-02-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ250498A3 true CZ250498A3 (cs) | 1999-01-13 |
Family
ID=7784988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ982504A CZ250498A3 (cs) | 1996-02-09 | 1997-02-07 | Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednictvím počítače a systém |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6353766B1 (cs) |
| EP (1) | EP0879447B1 (cs) |
| AT (1) | ATE186786T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ250498A3 (cs) |
| DE (1) | DE59700720D1 (cs) |
| ES (1) | ES2140223T3 (cs) |
| HU (1) | HUP9901407A3 (cs) |
| PL (1) | PL328426A1 (cs) |
| WO (1) | WO1997029411A1 (cs) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6725208B1 (en) * | 1998-10-06 | 2004-04-20 | Pavilion Technologies, Inc. | Bayesian neural networks for optimization and control |
| US8280533B2 (en) * | 2000-06-20 | 2012-10-02 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Continuously scheduled model parameter based adaptive controller |
| US7113834B2 (en) * | 2000-06-20 | 2006-09-26 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | State based adaptive feedback feedforward PID controller |
| US7317953B2 (en) * | 2003-12-03 | 2008-01-08 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Adaptive multivariable process controller using model switching and attribute interpolation |
| JP2007519122A (ja) | 2004-01-23 | 2007-07-12 | ジーエスアイ・グループ・コーポレーション | 有限回転モータ・システムにおけるコントローラを診断するためのシステム及び方法 |
| US7499763B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-03-03 | Fuel And Furnace Consulting, Inc. | Perturbation test method for measuring output responses to controlled process inputs |
| US7738975B2 (en) * | 2005-10-04 | 2010-06-15 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Analytical server integrated in a process control network |
| US8036760B2 (en) | 2005-10-04 | 2011-10-11 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Method and apparatus for intelligent control and monitoring in a process control system |
| US7444191B2 (en) | 2005-10-04 | 2008-10-28 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Process model identification in a process control system |
| DE102010042625B4 (de) | 2010-10-19 | 2023-09-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Verfahren zum Bestimmen eines Bode-Diagramms |
| DE102013205356B4 (de) * | 2013-03-26 | 2016-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems |
| DE102014222457A1 (de) * | 2014-11-04 | 2016-05-04 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsverhaltens eines Antriebsstrangs |
| CN109459927A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-03-12 | 中国科学院光电技术研究所 | 基于神经网络的pid控制器参数整定方法 |
| CN114185358B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-04-12 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种卫星导航接收机自适应信号跟踪方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0354602A (ja) * | 1989-07-22 | 1991-03-08 | Nobuo Yamamoto | 制御系の時間差比較２自由度制御方法及び装置 |
| DE4120796A1 (de) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Siemens Ag | Einrichtung zur parameteridentifikation einer uebertragungsstrecke |
| DE69225605T2 (de) * | 1991-12-18 | 1998-11-26 | Honeywell Inc | Auf einem neuronalen netzwerk basierende automatische einstellvorrichtung für einen geschlossenen regelkreis |
| US5379210A (en) * | 1992-07-24 | 1995-01-03 | M&M Software Products, Inc. | Natural tracking controller |
| GB2271909B (en) * | 1992-10-21 | 1996-05-22 | Lotus Car | Adaptive control system |
| US5633795A (en) * | 1995-01-06 | 1997-05-27 | Digisonix, Inc. | Adaptive tonal control system with constrained output and adaptation |
| JP3751359B2 (ja) * | 1996-03-21 | 2006-03-01 | 本田技研工業株式会社 | 振動騒音制御装置 |
-
1997
- 1997-02-07 DE DE59700720T patent/DE59700720D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-07 CZ CZ982504A patent/CZ250498A3/cs unknown
- 1997-02-07 HU HU9901407A patent/HUP9901407A3/hu unknown
- 1997-02-07 WO PCT/DE1997/000242 patent/WO1997029411A1/de not_active Application Discontinuation
- 1997-02-07 ES ES97914132T patent/ES2140223T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-07 PL PL97328426A patent/PL328426A1/xx unknown
- 1997-02-07 EP EP97914132A patent/EP0879447B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-07 AT AT97914132T patent/ATE186786T1/de not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-08-10 US US09/132,083 patent/US6353766B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP9901407A2 (hu) | 1999-08-30 |
| HUP9901407A3 (en) | 1999-12-28 |
| ATE186786T1 (de) | 1999-12-15 |
| EP0879447B1 (de) | 1999-11-17 |
| PL328426A1 (en) | 1999-02-01 |
| ES2140223T3 (es) | 2000-02-16 |
| EP0879447A1 (de) | 1998-11-25 |
| DE59700720D1 (de) | 1999-12-23 |
| WO1997029411A1 (de) | 1997-08-14 |
| US6353766B1 (en) | 2002-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ250498A3 (cs) | Způsob pro vytváření parametrů regulátoru z odezvového signálu regulované soustavy prostřednictvím počítače a systém | |
| CA2159589C (en) | Frequency domain adaptive control system | |
| CA2254733C (en) | Method and apparatus for dynamic and steady-state modeling over a desired path between two end points | |
| KR100961506B1 (ko) | 제어 대상 모델 생성 장치 및 생성 방법 | |
| US5553195A (en) | Dynamic neural net | |
| JP2007501931A (ja) | 仮想負荷監視システムおよび方法 | |
| EP0150762A2 (en) | Apparatus for identification of a process parameter | |
| KR101596202B1 (ko) | 미지의 시간 지연 비선형 상호 연계를 가진 대규모 순-궤환 시스템과 이에 있어서 분산 제어 방법 | |
| Ordóñez et al. | Adaptive control for a class of nonlinear systems with a time-varying structure | |
| CN108958027A (zh) | 一种区间系统的动态矩阵控制方法 | |
| Vargas et al. | Stability analysis of a neuro-identification scheme with asymptotic convergence | |
| JP3121628B2 (ja) | ２自由度制御装置 | |
| RU2679598C1 (ru) | Способ адаптивного сопровождения радиолокационных целей и устройство для его реализации | |
| Tao et al. | Adaptive control of plants with unknown hystereses | |
| Yang et al. | A new sequential learning algorithm for RBF neural networks | |
| Pendrith et al. | Estimator variance in reinforcement learning: Theoretical problems and practical solutions | |
| JP2775968B2 (ja) | プロセス制御装置 | |
| US5796923A (en) | Methods and apparatus for estimating unknown quantities | |
| Nosrati et al. | Adaptive power spectral estimation using distributed wireless sensor networks | |
| Romanenko et al. | Systematization of problems of automated control in cognitive maps' impulse processes for complex systems | |
| Hazen et al. | Sonar sensitivity analysis using a neural network acoustic model emulator | |
| Dutka et al. | State-dependent riccati equation control with predicted trajectory | |
| Korb et al. | Nonlinear Dynamic Modelling of a Gas Engine Using an RBF-Network | |
| Lo | Adaptive system identification by nonadaptively trained neural networks | |
| Vestbo̸stad et al. | Prediction of extreme roll motion on an FPSO using long term statistics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |