Введение к работе
Актуальность темы. Технологические процессы з химической, металлургической, энергетической и других отраслях прошаленноств характеризуюгсл большим разнообразием, наличием большого члсла взаимосвязанных факторов, влпяадих на ход их лротекашя, нелинейных и нестационарных эффектов, и требувт использования слозных систем управления. Проектирование и создание таких систем управления невоачозшы без построения иоделеіі технологических процессов я объектов, т.е. без определения способов их математической формализации.
Идентификация является эффективным средством построения моделей слокных объектов управления различной природи. Процессы идентификации долаш включать в себя процессы.обучения и адаптации. Адаптация - эффективное средство познания изменявшихся во вречена процессов природа. Процесс адаптацій невозможен без получения все новых знании об объекте и без целенаправленных исследовательских действий на ях основе.
Методы идентификации объектов разделяются на методы структурной, непарамзтрцческоа и параметрической идентификации. Совместное использование методов структурной и параметрической идентификации либо структурной и непараметрпческои идентификации обеспечивает предпосылки для реализации адаптивных методов идентификации.
Проблеме идентификации моделей класса Гзымегетенаа, Зпяера, Впнера-Гаммерате2на, фильтров Задэ, обобщенных Зіїнера в ^„с-систем посвящено бользое число работ отечественных и зарубежных исследователей. ;іо как правило, эта работы посвящены разработке методов непараметрнческоЗ и параметрической идентификации. Лпль немногие авторы предлоЕДли способы определения структурных характеристик моделей. При этом задача решается для очень узкого класса моделей. Очевидно, что недостаточное развитие методов структурной идентификации не дает возможности создания адаптивных методов идентификации.
При создании сасгеы управления и пх элементов не менее мощным средством, чем адаптация, является инвариантность. Используя принципы инвариантности, удается строить системы управления нечувсгва-толыше к кехардш неконтролируемым факторам и к изменении собственных элементов. Используя принципы ипзарнантностн, целесообразно разрабатывать алгоритмы идентификация.
Поэтому представляется актуальными разработка адаптивных кор-
реляционных методов идентификации нелинейных дояамачэских обгак-гог. (НДО) в класса моделей Гшкерштеііна, Ьшера, Винера~Га.\йерл тейна, фильтров Задо, обобщенных Винера и Ъга- систем, а такаа метода идентификации линейных частей НДО, основанного на использовании принципов инвариантности.
Цсляг.г.1 работы являются разработка активных адаптивных корреляционных методов идентификации НДО в классе моделей Г&лларштой-яа, Вакера, Бияера-ІВіаіеріггеііна, Заде, сообщению: Банера и Sw-систем, а такає разработка метода идентификации линейных частей нелинейных даяг^п-аеских объектов, основанного на использовании принципов инвариантности.
.Для достигання поставленных целей в рабэге решаются следующие задачи:
разработка методов структурной идентификации, обеспвчываю-щх определение вида функционалов, степакей нелинейного преобразования, аппроксииярувгдх функций для импулъоних характеристик линейных звеньев в структурах моделей и областей распределения постоянных времени;
разработка методов определения статических характеристик и оценок полосы пропускания НДО;
разработка методов шпаремэтричэской и napaverpiwocKofi идентификации, основанных на использовании гармонических воздействий j
разработка ускоренного (прпбликенкого) ьгатсда параметрической идентификаций;
разработка алгебраического метода вичисленая корреляционных ыоыешгов гауссовскях случайных процессов;
разработка методов непаршлетрзчаокой и параметрической вдэя-тифак'ацаи, основанных на использования гауооовских гост сигналов;
разработка принципов поогроеяяя ададтивнкх сяохам идентификации;
разработка црогзГ'адзых средств для реализации акткшпх едаи-тнвных методов идентификации НДО на ЭВМ;
разработка метода идентификации, основанного на использовании принципов инвариантности. '
Методы исследования. Для решения поставленных садач в psdore использувтея методы теории управления, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики, теории случайных продас— оов, функционального анализа и численні» иэтоды.
Научная новизна работы заключается в следующем:
І, Разработаны активные адаптивные корреляционные методы непараметрической и параметрической идентификации НДО с переменными структурой и параметрами в классе моделей Гаммерштейна, Винера, Винера-Гаммеритейна, Заде, обобщённых Винера и Sm- систем,основанные на совместном использовании гармонических а гауссовсках "розовых" тестовых воздействиях. При разработке этих методов также получены новые научные результаты:
-
Введено понятие - статические характеристики НДО. Привод-, ится методика их определения.
-
Введено понятие оценок полосы пропускания КДО. Даётся методика их определения.
-
Разработаны два метода структурной идентификация НДО, обеспечивающих определение степеней.нелинейного преобразования, вида функциональных операторов, аппроксимирующих функций для импульсных характеристик линейных звеньев и области распределения постоянных времени. Первый метод ориентирован на решение задач непараметрической идентификации, а второй - параметрической.
-
Разработан метод непараметраческсй идентификации НДО. Вид линейных звеньев в структурах моделей произвольный.
-
Разработан метод параметрической идентификации НДО. Задача решена для линейных звеньев, передаточные функции которых - дробно-рациональные, а также содержат чистое запаздывание.
-
Получены частотно-временные критерии идентификации.
-
Получены условия взаимной эквивалентности нелинейных моделей.
-
Предложена методика ускоренной параметрической идентификации НДО.
Новые научные результаты, обозначенные пунктами I.I. + 1.8., получены при тестировании гармоническими сигналами. Далее приведём новые научные результаты, полученные в результате использования гауссовсках тестовых сигналов.
1.9. Разработаны корреляционные методы непарачетрической а па
раметрической идентификация НДО, основанные на использовании "ро
зовых" гауссовсках тестовых воздействий.
-
Разработан алгебраический метод вычисления корреляционных моментов гауссовских случайных процессов.
-
Предложен принцип совместного использования гармонических и гауссовских тестовых сигналов для решения задач адаптивной идентификации НДО.
2. Разработала методика идентификации линейных частей нелинейных динамических объектов, основанная на использовании принципов инвариантности.
Практическая ценность. Разработанные алгоритмы адаптивной идентификации позволяют строгтъ модели слоеных технологических объектов управленая с минимальными временными затрата:.::! на проведение экспериментов и их обработку на ЭВМ. Метод идентификация частей нелинейных динамических объектов позволяет получать модели в условиях существенного действия помех и моїдаюїдих факторов.
Внедрение результатов паботы. Разработанная библиотека програш ":,с:,ЇЇНТ" для вычисления корреляционных моментов гауссовсішх случайных процессов зарегистрирована в Государетвоняом фонде алгоритмов и программ при ІДУ (регистрационный номер: САП 5O8V00O 1463). Еиблиотека програми "ЖіЛЗїТ" используется в Братском индустриальном институте в учебном процессе и для решения научно-исследовательских задач. Разработанный пакет программ "ШДО" для измерительно-вычислительной системы реального «времени принят к внедрений йІТЕЮМ-ШІТРом в г.Самара. Разработанные метода идентификации использовалась при проведении яаучно-исследоватольскнх работ при изучении динамических характеристик рэдухционнс—схлздя-тельных установок отопительных центров и камер гепловоіі обработка на комбинате "Ьратсккелезобетон". Практическое применение результатов работы подтвервдаотся соответствующими документами.
Апробация работы. Основные полокеяия и результаты диссертационной работы докладывались и обсуадалясь на Всесоюзной конференции "Применение микропроцессорных вычислительных систем для управления технологическими процессами" (Смоленск, 1980), на ІУ Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация экспоримэн-га в научных исследованиях" (Москва, I9S0), на УП областной научно-технической конференции "Повышение эффективности ёункционирова-ния организационных сис-эы и технических' средств *на предприятиях Куйбышевской полезной дорога" (Куйбышев, 1982), на УП Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях" (Шсква, 1983), на Всесоюзной конференции ИИС - 83 (Куйбышев, 1983), на П Всесоюзной конференции "Перспективы а опыт внедрения статистических ыетодов в АСУ ТІГ (Смоленск, 1984), на П Всесоюзном симпозиуме "Сгатиотические измерения и применение макромаиаяшх средств в измерениях" (Ленинград, 1984), на УШ Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента
в научных исследованиях" (Ленинград, 1935), на С! Всесоюзной конференции "Перспективы я опыт внедрения статистически методов в АСУ ТП (Тула, 1987), на X областной научно-практической конференции "Обеспечение нужд народного хозяйства региона в поровозках Яуйбшювской железной дороги на основе внедрения научно-технического прогресса" (Куйбышев, 1987), на ІУ Всесоюзной конференции "Перспективы и опыт внедрения статистических методоз в АСУ ТЕ" (Тула, І99С), на У Ленинградской симпозиуме "Адаптивные и экспертные системы в управлении" (Ленинград, 1991), на .'^-.республиканской научной конференции "Ыэтоды и средства управления технологическими процесса;.'-!" (Саранск, 1991), на IX международной симпозиуме ".'.САК (Будапешт, 1991), на заседании кафедры РЗС МГЛТа (Москва, IS9I), на семинарах лаборатории .института Проблей управления БАЧ (1992 г., 1993 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследовании опубликовано Й работы.
Структура а объем работы. Диссертация состоят из введения, 7 глав, заключения, списка литературы яз/7ї наименований^ прило— Евний, содержит Трясунка. Основной текст работы излоеєн на 2*Р страницах мазинодпсного текста и содержит 2f таблиц.
СОДЕР-IAILIE РАІЮТК