SU1478190A1

SU1478190A1 - Адантивное устройство дл идентификации объекта управлени

Info

Publication number: SU1478190A1
Application number: SU874261758A
Authority: SU
Inventors: Виталий Павлович Авдеев; Владимир Георгиевич Жданов; Артур Николаевич Карпов; Тамара Васильевна Киселева
Original assignee: Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1989-05-07

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управлени объектами с переменными параметрами. Изобретение позвол ет повысить точность устройства. Устройство содержит две модели объекта управлени , п ть сумматоров, два блока умножени , два блока настройки параметров модели, блок набора масштабных коэффициентов, два квадратора, два блока расчета скольз щего среднего, два блока аналого-цифровых преобразователей. Путем применени двух моделей в устройстве получаетс информаци о направлении оптимальной настройки, что позвол ет повысить точность определени оценок параметров объекта управлени , ускорить процесс идентификации. 9 ил.

Description

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управлени объектами с переменными параметрами.

Удовлетворительна работа известного устройства обеспечиваетс при посто нных значени х дисперсий помехи и параметров объекта управлени , при этом оптимальное значение опт находитс по формуле

т р 5,-(D +D 4-K+D.V1«Ј),

где (5 - коэффициент, завис щий от посто нной времени изменени параметров объекта и посто нной времени алгоритма адаптации;

D - приведенна дисперси помехи;

D. - приведенна дисперси параметров

Фактически значени этих величин непосто нны и, следовательно, настроечный коэффициент Л опт в известном устройстве всегда отличаетс от оптимального значени , что приводит к уменьшению точности определени параметров объекта управлени 0

Цель изобретени - повышение точности устройства.

Примен две модели с различными ft, можно получить информацию о направлении оптимальной поднастрой- ки коэффициентов и повысить динамическую точность определе ш параметров объекта управлени , использу эту информацию дл поднастройки А .

На фиг о 1 и 2 изображены схемы адаптивного устройства дл : дентифиЈь

СЮ

со

кации объекта управлени (нестационарный объект с числом входных воздействий , равным г, и с m измер емыми выходными величинами); на фиг 3 структурна схема блока расчета скольз щего среднего; на фиг0 4 - структурна схема регулирующего блока; на фиг 5 - структурна схема интегрирующего блока; на фиг„ 6 - структурна схема блока набора масштабных коэффициентов; на фиг„ 7 структурна схема моделей объекта управлени с блоком настройки параметров модели объекта управлени ; на фиг о 8 - результаты численного моделировани предлагаемого и известного устройств; на фиг 9 - структурна схема примера реализации блоков умножени дл общего случа

Устройство содержит первую модель 1 объекта управлени , первый сумматор 2, первый блок 3 умножени первый блок 4 настройки параметров модели, блок 5 набора масштабных коэффициентов, вторую модель 6 объекта управлени , второй сумматор 7, второй блок 8 умножени , второй блок 9 настройки параметров модели, первый 10 и второй 11 блоки аналого-цифровых преобразователей , первый квадратор 12, первый блок 13 расчета скольз щего среднего, -тий сумматор 14, второй квадр Ф 15, второй блок 16 расчета сч- льз щего среднего, регулирующий блок 17, п тый 18 и четвертый 19 сумматоры, второй блок 20 расчета среднего значени

Блок расчета скольз щего среднего содержит (фиг„ 3) элементы 21 - 24 задержки, суммирующий блок 25 и блок 26 умножени

Регулирующий блок содержит блок 27 умножени (фиг. 4), на который подаетс настроечный сигнал К., интегратор 28 и сумматор 29„

Интегратор 28 (фиг„ 5) содержит сумматор 30, блок.31 задержки, блок 32 умножени , на вход которого

К.Р подаетс настроечный сигнал --«

Блок 5 набора масштабных коэффициентов (фиг 6) содержит блоки 33 - 35 умножени , блок 36 суммировани , сумматор 37, на который поступает сигнал Ъа , и блок 38 вычислени обратной величины Модель

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

объекта управлени с блоком настройки параметров модели (фиг 7) содержит блоки 39-41 умножени , суммирующий блок 42, суммирующие элементы 43 - 45, элементы 46 - 48 задержки

Блоки умножени (фиг„ 9) содержит (mxr) умножителей 49

Структурные схемы описанных блоков приведены дл одномерного объекта (например, дл т 1, )0

Устройство работает следующим образом

Измеренные входные воздействи V,, V , .,., Vn (по отношению к объекту управлени ) в аналоговом виде подаютс на входы второго блока 11 аналого-цифровых преобразователей Измеренные выходные сигналы объекта управлени Y,, , Y,...,Yrn подаютс на входы первого блока 10 аналого-цифровых преобразователей Второй 11 и первый 10 блоки аналого- цифровых преобразователей осуществл ют дискретное преобразование аналоговых входных и выходных сигналов (по отношению к объекту управлени ), в результате чего на их выходах получаютс последовательности цифровых сигналов (в двоичном коде) V, СП1

V4W. и М 41ХЬ..., в дискретные моменты времени п. С выходов второго блока 11 аналого-цифрового преобразовател последовательность сигналов V, п,

поступает на входы

первой 1 и второй 6 моделей объекта управлени , на входы первого 3 и второго 8 блоков умножени и на блок 5 набора масштабных коэффициентов .

Формирование оценок параметров объекта управлени с помощью первой модели 1 объекта управлени (в первом канале идентификации) осуществл етс следующим образом

Выходные сигналы Y ЈХЗ i Cn .., первой модели 1 объекта управлени подаютс на первые входы первого сумматора 2, на вторые входы которого подаетс последовательность сигналов Y, n , ,. 0. с выходов первого блока 10 аналого-цифровых преобразователей Первый сумматор 2 вычисл ет рассогласование выходных координат объекта управлени и первой модели 1 объекта управлени Ј М Ј« М, . о., б™ И и подает их на входы первого блока 3 умножени , на (другие) входы которого подаютс сигналы q( tfj, . „ „, q h с выходов блока 5 набора масштабных коэффициентов, на входы первого блока умножени подаетс последовательность сигналов V СП3 УО Vj, Сп с выходов второго блока 11 аналого-цифровых преобразователей На входы первого блока умножени подаетс последовательность сигналов -Д, Сп , г Lnl m И с выходов регулирующего блока 170

Параметры первой модели 1 объек- та управлени на каждом шаге идентификации корректируютс сигналом, пропорциональным произведению величин , вход щих в первый блок 3 умножени

Аналогично работает второй канал идентификациио Выходные сигналы

7tl

Y

4 LliJ А X 5 v u У fvi

дели 6 объекта управлени подаютс на входы второго сумматора 7, на входы которого подаетс последовательность сигналов Y, Јn , Y2 n, .. „ с выходов первого блока 10 анлого-цифровых преобразователей Второй сумматор 7 вычисл ет рассогласование выходных координат объекта и второй модели 6 объекта управлени

, ,. , и п°дает их

на входы второго блока 8 умножени , на входы которого подают сигналы Ч, М ° 4mM c выходов блока 5 нбора масштабных коэффициентов. На входы второго блока 8 умножени подаютс сигналы с выхода п того сумматора 18 А, Сп + А Сп + + $Ч An, , где.&ъ -второе слагаемое в п том сумматоре, определ ющее отличие второго канала от первого и позвол ющее создать приращение настраиваемого параметра fl Сп с целью формировани оценки производной ошибки рассогласовани по настраиваемому параметру

Сигналы с выхода первого сумматора 26 И, ,..., , вл ю щиес ошибками рассогласовани параметров объекта управлени и первой модели объекта 1 управлени , подаютс на входы первого квадратора 12 на выходе которого по вл ютс сигналы , представл ющие собой квадраты ошибок рассогласовани 6 . Эти сигналы подаютс на первый блок 13 расчета

И, Y Cn,.,1 rfj второй мо

10

14781906

скольз щего среднего, работающего по алгоритму

5 0

рпг

«

где i 1,2,..o,m, на выходе этого блока по вл ютс сигналы, вл ющиес оценками скольз щих дисперсий ошибок рассогласовани на интервале L ,«.e, Эти сигналы подаютс на входы сумматора 14

Сигналы с выхода сумматора 7

Ј М Е И m M вл ющиес ошибками рассогласовани параметров объекта управлени и второй модели 6 объекта управлени , подаютс на входы второго квадратора 15, на выходе которого по вл ютс сигналы, представл ющие собой квадраты ошибок рассогласовани ii ,

5

тп П1 ти сигналы подаютс на второй блок 16 расчета скольз щего среднего, работающего по алгоритму

- -г-1 12 г л

Ј j Сп

где i 1,2,...,m;

L - интервал усреднени , . на выходе этого блока по вл ютс оценки скольз щих дисперсий на интервале L S1,1 ВД, SЈ1V,...,SЈ nf. Эти сигналы подаютс на входы третьего сумматора 14, на выходе которого формируютс сигналы

Y.IXJ зГи - s Y,H 4Г И - s

0 00

№ - sj,nj.

Эти сигналы подаютс на вход регулирующего блока 17, работающего, например , по ПИ-закону:

Ъ И Ь;Гп + Kp;Y;Cn,

где i 1,2,...,m

Ъ. TU настроечные коэффициенты регул тора о

Регул тор работает таким образом, чтобы свести к нулю оценку производной ошибки рассогласовани .

Выходные сигналы регулирующего блока А; Сп , г Сп ДмМ подаютс на входы первого блока 3 умножен

ни и на входы п того сумматора 18, на входы которого также подаетс сигнал 8ft . Тем самым осуществл етс поднастройка коэффициентов i, tnl,

и Ъ , tri + И , ъг fri +

+ о А ,... , таким образом, чтобы -6YW, где ,2,...,т.

Оптимальное значение Л опт находитс между V, (XI и Ъ; ri + Sfl. С вы- ходов первого блока 4 настройки параметров модели объекта на входы четвертого сумматора 19 поступают

сигналы а. Гп , , Ы,

представл ющие собой оценки парамет л ров объекта управлени в первом канале На входы четвертого сумматора 19 с выходов второго блока 9 настройки параметров модели объекта управлени поступают сигналы ГП3 а i ..°farl д вл ющиес оценками параметров объекта управлени во втором канале Выходные сигналы

четвертого сумматора 19 а,; п) +

+ «ft М, aV. .

а1. Јrf + if подаютс на вход блока 20, что позвол ет усреднить оценки параметров объекта управлени по каждому входу, на выходе блока 20 по вл ютс сигналы

«Ч;

представл ющие собой оценки параметров объекта управлени „ Эти оценки могут использоватьс дл поднастрой- ки модели объекта, котора может быть использована непосредственно в системе управлени действующими

объектами.

I

Устройство может найти широкое применение в системах управлени технологическими процессами в качестве идентификаторао Применение предлагаемого устройства позвол ет оператив- но получать достоверную информацию об объекте управлени и ведет к повышению качества регулировани

Claims

Формула изобретени

Адаптивное устройство дл идентификации объекта управлени , содержащее первый блок аналого-цифровых

5

5 0

5

0

35

40

45

JQ

55

преобразователей, группа входов которого вл етс группой входов устройства дл подключени соответственно к группе выходов объекта управлени , второй блок аналого-цифровых преобразователей , группа входов которого вл етс группой входов устройства дл подключени соответственно группы входов объекта управлени , группа выходов второго блока аналого-цифровых преобразователей подключена к группе информационных входов первой модели объекта управлени и к группе входов блока набора масштабных коэффициентов , подключенного группой выходов к первой группе входов первого блока умножени , группа выходов которого соединена с группой входов первого блока настройки параметров модели, подключенного группой выходов к группе входов настройки параметров первой модели объекта управлени , группа выходов которой подключена к первой группе входов первого сумматора, подключенного группой выходов к второй группе входов первого блока умножени , втора группа входов первого сумматора подключена к группе выходов первого блока аналого-цифровых преобразователей, о тличающеес тем, что, с целью повышени точности устройства , в него введены втора модель объекта управлени , второй - п тый сумматоры, второй блок умножени , второй блок настройки параметров модели , первый и второй квадраторы, первый и второй блоки расчета скольз щего среднего, регулирующий блок, блок расчета среднего значени , причем группа информационных входов первой модели объекта управлени подключена к группе информационных входов второй модели объекта управлени , к третьей группе входов первого блока умножени и к первой группе входов второго блока умножени , подключенного группой выходов к группе входов второго блока настройки параметров модели, группа выходов которого соединена с первой группой входов четвертого сумматора и с группой входов настройки параметров второй модели объекта управлени , группа выходов которой подключена к первой группе входов второго сумматора, втора группа входов которого соединена с второй группой входов первого

yU

сумматора, группа выходов которого через последовательно соединенные первьй квадратор и первый блок расчета скольз щего среднего подключена к первой группе входов третьего сум- .чатора, группа выходов которого соединена через последовательно соединенный регулирующий блок с четвертой группой входов первого блока умноже- ни и с первой группой входов п того сумматора, подключенного группой выходов к второй группе входов второго блока умножени , треть группа входов которого соединена с первой группой входов первого блока умножени , а четверта группа входов второго блока умножени соединена непосредственно

90Ю

с группой выходов второго сумматора, а через последовательно соединенные второй квадратор и второй блок расчета скольз щего среднего - с второй группой входов третьего сумматора, группа выходов первого блока настройки параметров модели подключена к второй группе входов четвертого сум- Ыатора, группа выходов которого подключена к группе входов блока расчета среднего значени , группа выходов которого подключена к группе,параметрических выходов устройства, втора группа входов п того сумматора подключена к группе входов подстройки устройства.

Л7

О

Фиг1

W

- О

Лн М

Фиг. 2

2/

п

22

п

J

гШ:

.А

Sr/:/z;

25

26

Фие.З

УМ.

J8

i Д ... 1 i

t

C§№

lv,r«7i

Гл7

Фч« S

ф.

.5

f/u

IT

Фив. 7

/N

I Ч

r

f040

предлагаемое ус/пройстёо ,д идентифико/лор Райдмано ско,09 фиг 8

.s

ууч ..

Pw.

80 i, но мер отсчета