SU746543A1 - Вычислительное устройство дл определени параметров нестационарных стохастических объектов - Google Patents

Description

(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕСТАЦИОНЛРНЬК СТОХАСТИЧЕСКИХ Изобретение отиоситс  к автоматике и вычислительной техникеj предназначено дл  настройки в реальном масштабе времени параметров линейных или приводимых к линейным по коэффициентам мод&лей нестационарных стохастических объек тов и может примен тьс  как самосто тельно дл  изучени  объектов, так и в комплексе с другими устройствами дл  управлени . Известен идентификатор, вход щий в адаптивную систему управлени , содержащий элементы задержки, блоки умноже ни , нелинейный преобразователь, усилители с переменным коэффициентом усилени  и дискретные интеграторы (диграторы ) M. К недостаткам указанного устройства относ тс  возникающие большие ошибки прогноза при идентификации нестащюнарных объектов из-за того, что коэффициент шага с возрастанием номера ит&рации стремитс  к нулю. ОБЪЕКТОВ Наиболее близким по технической сущ .ности к предлагаемому  вл етс  адаптивное вычислительное устройство, содержащее аналого-дифровой преобразователь,блок пам ти , блок управлени , блоки формировани  линейно-независимых функций, кольцевой счетчик, регистры сдвига, опера:тивный регистр, блок скал рного произведени , блок масиггаба приращени  коэффициентов и КЛЮЧИ, образующие арифметический блок и коммутатор . К недостаткам этого устройства относитс  большое врем  ввода устройства в работу из-за больших ошибок, -возникающих в начальный период j. когда априорные значени  коэффициентов вз ты произвольно, и больЩие ошибки прогноза при идентификации нестационарных объектов и&-за невозможности отслеживани  измен ющихс  коэффициевтс  объекта вследствие того, что коэффициент шага с возрастанием номера итерации стремитс  к нулю.

Claims (3)

1. 746543 Цель изобретени  - сокращение вреШнй ввода устройства в работу и умён1 шение ошибки прогноза при идентификации нестационарных объектов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в вычислительное устройство, содер кащ§ё коммутатор, вход которого  вл ет с  аходом устройства, а выход соединен с информационным аходом аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к первому аходу блока пам ти, вьгход которого соединен с первым входом арифметического блока, первьй выход которого подключен ко второму входу блока пам ти, управл ющие входы коммутатора аналого-цифрового преобразовател , блока пам ти и арифметического блока соединены с выходом блока управлени , введены триггер начальной настройки, регистр серииа реверсивный счетчик и блок посто  ной пам ти, выход которого соединен со вторым входом арифметического блока, а В.ХОД подключен к выходу реверсивного счетчика, вход которого соединен.с выходом регистра серии, первый и второй входы которого пбдюпочены соответствен но ко второму ВЫХОДУ арифметического блока и к выходу триггера начальной настройки, вход котррого подключен к третьему выходу арифметического блока, управл ющие входы регистра серии, реверсивного счетчика, блока посто нной пам ти и триггера начальной настройки подключены к вьгходу блока управлени , ВХОД которого соединен с выходом триг гера начальной настройки. Предлагаемое вычислительное устройс во схематически показано на чертеже. Оно состоит из коммутатора 1, аналого-цифрового преобразовател  2 аналог код, блока 3 пам ти, арифМбТйчёеКого блока 4, триггера 5 начальной настройки , регистра 6 серии, реверсивного счетчика 7, блока 8 посто нной- пам ти блока 9 управлени .- -Выход коммутатора 1 через преобразователь 2 аналог-код соединен с первь1М входом блока 3 пам ти, вькод которого соединен с первым входом арифме тического блока 4, при этом первьШ выход последнего соединен со вторым . входом блока 3 пам ти. Второй выход арифметического блока 4 соединен с первым В.ХОДОМ регистра 6 серки, а третий его выход соединен со входом триггера 5 начальной настройки, выход которого по одной цепи соединен со ьходрм о кй 9 управлени , а по другой - со втоым входом регистра 6 серии, выход отЬрОго через последовательно соедиенные реверсивный счетчик 7 и блок 8 посто нной пам ти соединен со вторым ходом арифметического блока 4, выод блока 9 соединен с управл ющими входами всах перечисленных выше признаков . . Коммутатор 1 предназначен дл  коммутации сигналов, поступающих от датчиков технологического процесса. Аналого-цифровой преобразователь 2 аналог-код служит дл  преобразовани  непрерьшных сигналов датчиков в цифровую форму. Блок 3 пам ти необходим дл  запоминани  текущей информации, поступающей от датчиков,, а также дл  запоминани  оценок коэффициентов модели и констант, характеризующих конкретный объект. Арифметический блок 4 предназначен дл  произвбдства арифметических операций то вычислению оценок коэффициентов моделей. Расчет производитс  последовательно в соответствии с выражени ми п ,Н-. ,Г ,,N о,,п-,Л VN- I$N N VN® «i,N «-где В, - ошибка прогноза в N -и момент времени| OQ чСЧ - коэффициенты модели; , - коэффициент шага; увыходна  переменна , . - входна  -  переменна , котора  в общем случае может быть функцией ()} В - посто нный нормирующий 3, равный множитель. в 1/Дк- количество существенных входных переменных. Триггер 5 начальной настройки предназначен дл  того, чтобы в устройстве после ввода первого измерени  входов и выходов совершали:сь начальные настроечные ЦИ1ШЫ по вычислению первого значени  коэффициентов мрдепи СИ. ,iO,i...n .х nopV пока ошибкаР;1/У -(е)(о. не станет меньше заднего значени  А . Введение начал ьныхнаст роечных циклов устран ет колебани  выхода модели. обусловленные произвольными априорными значени ми коэффициентов, повышает точность вычислени  оценок в момент включени  и значительно сокращает врем  ввода устройства в работу. Сигналы с триггера 5 поступают на блок управле ни  и на регистр серий. Сигнал с триггера 5 в блоке управлени  используетс  как условие дл  к икропрограммного авто мата, невыполнение которого ведет к повторному вычислению коэффициентов модели с данными первого измерени  вх дов и выхода. В регистре 6 серий сигнал с триггера 5 после каждого цикла вычислени  коэффициентов измен ет состо ние триггера знака, что приводит к уменьшению коэффициента шага л( пог моническому закону. Регистр 6 серий состоит из счет чика с триггером знака и служит дл  вы делени  и хранени  длины серии, котора представл ет собой количество наблюдаемых подр д одинаковьк знаков ошибок прогноза D . Если ошибка D на каждом шаге вычислени  мен ет свой знак, что фиксируетс  триггером знака, то счетчик устанавливаетс  в единичное состо ние. Если триггер знака фиксируе все врем  наличие одной серии то сче чик считает до 5, а затем блокируетс  по входу до тех пор, пока триггер знака не зафиксирует начало серии другого знака. Счетчик устанавливаетс  в начал ное положение при изменении состо ни  триггера знака. Реверсивный счетчик 7 предназначен дл  определени  адреса текущего значени  коэффициента шага лг , запоми нани  его до следующего цикла вычислений и выдачи адреса в блок 8. Пор дковый номер состо ни  счетчика 7 определ ет адрес текущего шага в блок 8. Работа счетчика 7 определ етс  регистром 6 серии. При длине серии, равной единице счетчик 7 увеличивает СВОР состо  ние также на единицу. Коэффициент шага , считываемый с блока 8 уменьшаетс  при этом по гармоническому закону. Если длина серии равна двум, то счетчик 7 остаетс  в прежнем состо нии. При длине серии равной трем состо ние счетчика 7 уменьшаетс  на единицу, когда длина серии остаетс  равной четьврем , состо ние его уменьшаетс  в два раза (сдвиг в сторону младших разр дов) Если длина серии равна п ти, то младший разр д счетчика 7 устанавливаетс  в единицу, а остальные в нуль. tlpw. ЭТОМ блок 8 выдает максимальное значение шага , 1. Блок 8 посто нной пам ти предназначен дл  хранени  чисел гармонического р да, которые испспьзуютс  в качестве значений коэффициента шага/j -i/S, ,
2. 2.. Наибольшее значение К выбирают из практических соображений равным 32, Блок примен етс  дл  того, чтобы устранить операцию делени  в арифметическом блоке 4 дл  повьциени  его быстродействи . Блок 9 управлени , основанный на микропрограммном автомате, производит переключение каналов датчиков. коммутатором 1, запускает аналого-цифровой преобразователь 2 через заданные промежутки времени, а также осуществл ет последовательность работы отдельных блоков устройства. Устройство работает следующим образом. , По сигналам, блока управлени  комму .,;.- .i.-i --i- v -,-- T--v,-.-,v.v.,:-.v,4jiSiOii ri.- i-лаИ-.а - . татором 1 производитс  последовательное подключение сигналов датчиков по входу преобразовател  2 аналог-код. Последний производит преобразование значени  непрерывного сигнала в цифровую форму и подает его в блок 3 пам ти. После преобразовани  всех сигналов производитс  вычисление ошибки прогноза по выражению (l). На первом цикле вьтчислений в качестве значений коэффициентов О1. о,,.-.г} используютс  априорные сведени . Полученный знак ошибки прогноза Т) засылаетс  в триггер знака регистра б серии, а счетчик последнего устанавливаетс  в единичное состо ние. Реверсивный счетчик 7 также устанавливаетс  в единичное состо ние, при этом с блока 8 снимаетс  значение шага лг . 1. На первом цикле призводитс  сравнение значени  ошибки D д с величиной желаемой ошибки А, заданной априорно. Если неравенство I D I А не выполн етс , о устанавливаетс  в единичное.состо ние риггер 5, сигналы с которого поступают блок управлени  дл  совершени  настроечньк циклив. Настроечные циклы заклюаютс  в вычислении коэффициентов мод&и по выражени м (1) - (3) с данными ервого измерени  входов и выхода. оэффициент шага /v при этом изме етс  по гармоническому закону. После каждого цикла вычислений коэфициентов провер етс  неравенство1ц,К А . сли оно вьтолн етс , то триггер 5 устанавливаетс  в нулевое состо ние, снимаетс  блокировка с блока 9 упр.авл&ни , а регистр 6 серий и реверсивный счетчик 7 устанавливаютс  Б единичное состо ние, при котором с выхода блока 8 считываетс  / 1 После окончани  начальных настроечных циклов сденки коэффициентов приближаютс  к истинным значени м коэффициентов, и ошибка прогноза при этом уже не зависит от априорных значений коэффициентов, На следующих рабочих циклах производитс  опрос датчиков и занесение и.х значений в блок 3 пам ти. Производитс  вы числение ошибки прогноза В, по выраж;© нию (1), Знак ошибки D поступает в регистр 6 серии, где определ етс  длина текущей серии. В зависимости от ее длины счетчик 7 из блока 8 выбирает определенное значение шага л | и подает его в арифметический блок 4. Если регистр 6 серии фиксирует чередование серий длины единица, то из блока 8 считываетс  последовательность лг , измен юща с  rto гармоническомузакону. При по влении серии длины два Шаг не измен етс  IJ Р длиной три увеличивает значение шага i который беретс  равным предыдущему чле ну гармонической последовательностИо Если наблюдаетс  сери  длиной четыре, то щаг /у увеличиваетс  вдва раза, Сери  длины п ть вызьшает максимальное значение шага fif 1. После выбора шага // производитс  вычисление нулевого коэффициента модели по выражению (2) и коэффициентов соответ ствующих отдельным входом по выражению (З). Коэффициент 8 в формуле (З вычисл етс  по априорным средним значени м входных переменных и дл  конкретного объекта Я1вл етс  константой. Использование новых элементов - триг гера начальной настройки, регистра сери реверсивного счетчика, блока посто нной пам ти дает возможнойть сократить врем  ввода устройства в работу и уменьшить ошиб1су прогноза при идентификации нестационарных объектов, что позволит V4 3 8 автоматическом управпримен ть его при лении объектами. Формула изобретени  Вычислительное устройство дл  определени  параметров нестационарных стохастических объектов, содержащее коммутатор , вход которого  вл етс  входом устройства, а выход соединен с информационным входом аналогб-цифрового преобразовател , выход которого подключен К первому входу блока пам ти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока, первый выход которого подключен ко второко вхЬду блока пам ти , управл ющие входы коммутатора, аналого-цифрового преобразовател , блока пам ти и арифметического блока соединены с выходом блока управлени , отличак)щеес  тем, что, с целью повышени  точности прогноза при идентификации нестационарных объектов, в устройство введены триггер начальной настройки, регистр серий, реверсивный счетчик и блок посто нной пам ти, выход которого соединен со вторым входом арифметического блока, а вход подключен к выходу реверсивного счетчика, вход которого соединен с выходом регистра серий, первый и второй входы которого подключены соответственно ко второму вьгходу арифметического блока и к выходу триггера начальной настройки, вход которого подключен к третьему выходу арифметического блока, управл ющие входы регистра серии, реверсивного счетчика, блока посто нной пам ти и триггера начальной настройки подключены к выходу блока управлени , аход которого соединен с выходом триггера начальной настройки; Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Цыпкин Я.
3. 3. Адаптаци  и обучение в автоматических системах, М., Наука, 1969, с. 206-220. 2,Авторское свидетельство СССР № 249773, кл. Q 06 F 15/00, 1969. -; ,.

   Выход

   6