Введение к работе
Актуальность проблеми. Одной из существенных задач, решаемых теорией управления является проведение структурной и параметрической идентификации с целью нахождения математического описания объекта. Существует значительное количество факторов не учет (или неправильный учет) которых может привести к значительному ухудшению получаемого математического описания. В первую очередь, к таким факторам необходимо отнести влияние помех, действующих на объект. Большинство современных методов идентификации рассматривают все погрешности описания объекта,случайные помехи,ошибки измерения как приведенную к выходу аддитивную помеху. Однако,если на входе системы присутствует ошибка измерения, то такая ошибка не может быть приведена к выходу объекта и получаемые оценки будут смещенными. Представляется актуальной разработка такого метода оценивания, который способен проводить идентификацию в условиях действия автокоррелированных входных-выходных помех и получать несмещенные оценки.
Необходимо также отметить влияние правильного определения порядка на качество идентификации и точность получаемых оценок. Этим обуславливается необходимость проведения совместного структурного и параметрического оценивания для получения более точного и корректного математического описания объекта.
Доступность и применимость для решения широкого круга практических задач большинства алгоритмов структурной и параметрической идентификации обеспечивается их программной реализацией. Поэтому необходима программная реализация разработанных алгоритмов и создание на их базе программного комплекса или пакета прикладных программ, позволяющих решать те задачи, которые встают перед инженером-исследователем при идентификации реальных объектов.
Целью диссертационной работы является решение задачи получения несмещенных оценок параметров динамических систем в условиях совместного действия автокоррелированных входных-выходных шумов.
В соответствии с указанной целью были определены следующие задачи исследования :
1. Проведение обзора существующих методов идентификации и
анализ их характеристик в условиях совместного действия автокоррелированных входных-выходных помех.
-
Разработка метода идентификации линейных динамических систем для оценивания параметров при наличии автокоррелированных помех на входе и на выходе системы.
-
Исследование характеристик разработанного метода и проведение сравнительного анализа с другими методами.
-
Разработка ППП для проведения параметрической и структурной идентификации и разработка методики для идентификации с его помощью реальных динамических объектов.
Методи исследования : полученные в диссертации результаты основываются на применении аппарата теории вероятности, математи ческой статистики, разностных схем, случайных процес-пв, теории управления, численных методов.
Научная новизна :
-
Разработан метод идентификации, позволяющий проводить идентификацию в условиях действия входной и выходной автокоррелированных помех.
-
Предложены способы формирования матрицы инструментальной переменной для случая действия входных и выходных шумов,приводящие к несмещенным оценкам.
-
Исследованы свойства разработанного метода в зависимости от действия шумов различной интенсивности, объема выборки входных выходных измерений, вида используемой инструментальной переменной; сходимость к истинным значениям и даны рекомендации по использованию разработанного метода.
-
Получены сравнительные оценки разработанного метода с ранее известными методами оценивания.
Практическая ценность результатов :
-
Разработанный метод идентификации обладает простотой, быстродействием,не требует априорных знаний о виде и свойствах шума.
-
Разработан ППП "АВТОИДЕНТФ'', реализующий предложенный метод, а также позволяющий решать задачи структурной и параметрической идентификации. В ППП "АВТОИДЕНТФ" реализованы наиболее известные методы оценивания (обобщенный метод наименьших квадратов /ОМНК/, расширенный матричный метод /рмм.-, метод инструментальной переменной /МИЛ/), методы оценивания порядка.
-
Разработанный ППП "АВТОИДЕНТФ" ориентирован на пользователя, не обладающего специальными теоретическими знаниями; в нем реализован ряд сервисных программ, значительно упрощающих ведение диалога исследователь-ППП.
-
Разработана методика идентификации реальных динамических объектов с помощью ППП "АВТОИДЕНТФ", предусмотрена возможность исследования качества полученной модели.
Реадюация результатов : Разработанный ППП "АВТОИДЕНТФ" внедрен в учебный процесс на кафедре Управления и информатики М5И для проведения лабораторных работ по курсам "Идентификация динамических систем", "Автоматическое управление", используется в научно-исследовательской работе. Он принят в опытно-промышлн ную эксплуатацию в НПО "Химсинтез", где используется для получения математических моделей процессов ректификации метилкарба-нола на опытной ректификационной колонне; разработанный метод был использован при разработке системы автоматического регулирования температуры расплава в Красноармейском НИИ механизации.
Апробация работы : Материалы диссертации докладывались на 4-ой Всесоюзной конференции "Перспективы и опыт внедрения статистических методов в АСУТП" (Тула 1990г.) и на конференциях "Информационные средства и технологии" (Москва, МЭИ 1992,1993, 1994гг.)
Пурдиации : Основные результаты исследований опубликованы в 6 научных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит иэ введения.четырех глав,заключения,списка литературы иэ 173 наименований и пяти приложений. Диссертация изложена на 156 страницах основно го текста, содержит 41 рисунок и 17 таблиц.