Понятие модели оу. Понятие идентификации модели оу. Задачи и методы идентификации.

Выбор структуры модели ОУ определяется априорной информацией об исследуемом процессе, а также требованиями к точности моделирования и реализуемостью вычислений, ограниченной размерностью задачи.

Рассмотрим совокупность всех характеристик объекта. К ним относятся:

- статические характеристики;

- динамические характеристики;

- статические и динамические нелинейности объекта;

- чувствительность характеристик объекта к вариациям технологических параметров.

Для получения математического описания динамических объектов возможны два принципиально различных подхода:

1) теоретические методы получения математического описания;

2) экспериментальные методы идетификации.

Идетификацией называется определение параметров и структуры математической модели, обеспечивающих наилучшее совпадение выходных координат модели и процесса при одинаковых входных воздействиях.

Отсюда следует, что процедура идентификации распадается на следующие три этапа:

1) Выбор структуры объекта на основании имеющейся априорной информации об исследуемом процессе и некоторых эвристических соображений.

2) Выбор критерия близости объекта и модели, основанной на специфике задачи.

3) Определение параметров модели, оптимальных с точки зрения выбранного критерия близости.

Выбор вида математической модели - важнейшая задача при идетификации динамических объектов.

Таким образом, при выбранной структуре модели задача идентификации представляет собой типичную экстремальную задачу, и для ее решения можно с успехом использовать мощный аппарат теории задач такого рода.

Поскольку задача идентификации сводится, как правило, к определению структуры модели объекта и восстановлению ее параметров, в качестве основы для классификации задач и методов идетификации целесообразно выбирать степень предварительной изученности объекта.

Наиболее эффективным методом является сочетание теоретического и экспериментального подходов.

Процесс идетификации содержит следующие этапы:

1) Выбор структуры модели на основании имеющейся априорной информации об исследуемом объекте.

2) Выбор критерия близости объекта и модели, основанный на специфике задачи.

3) Определение параметров модели, квазиоптимальных с точки зрения выбранного критерия близости.

Математическое описание объекта может быть представлено в виде формул, таблиц, графиков, алгоритмов, и т. д. количественно описывающих статические, временные, частотные, метрологические и другие связи между его входными и выходными величинами. Алгоритмы идентификации могут быть непрерывными и дискретными, с подстроенной моделью и аналитическими. Непрерывные алгоритмы идентификации требуют построения контура самонастройки, а дискретные - применения вычислительных устройств или ЭВМ.

Экспериментальные исследования ОУ и обработка результатов экспериментов. Построение статических моделей ОУ методом пассивного эксперимента. Построение статических моделей ОУ методом активного эксперимента.

Эксперименты по снятию переходных функций длятся незначительный промежуток времени, поэтому можно стабилизировать часть посторонних возмущающих воздействий и упростить обработку результатов эксперимента. Если посторонние возмущающие воздействия невозможно стабилизировать, следует установить среднюю частоту их появления и сравнить с временем установления переходного процесса с тем, чтобы зафиксировать переходной процесс между моментами возникновения этих возмущений.

Схема простейшей экспериментальной установки (рис. 1, а) для снятия переходной функции ОУ содержит датчик для контроля регулируемой величины и указывающий прибор, которые отмечают отклонение регулируемой величины через определенные промежутки времени. На рис. 1, б показана более совершенная схема экспериментальной установки для снятия кривых переходных процессов, в которой кроме записи изменений выходной величины еще фиксируются возмущающие воздействия, измеряемые специальным прибором.

Рис. 1. Схемы экспериментальной установки для снятия переходных функций ОУ.

Перед началом опыта необходимо установить равновесный режим, т.е. стабилизировать регулируемую величину. Если это условие не выполняется, то неизбежно искажение характеристики объекта.

Для получения точных данных о динамических свойствах объекта опыты производят при различных рабочих режимах (при минимальной, номинальной и максимальной нагрузках объекта). При каждом режиме следует снимать не менее четырех графиков переходных процессов, а при наличии больших посторонних возмущений.

По полученной в результате эксперимента,переходной функции аппроксимирующими методами определяют передаточную функцию ОУ.

Существуют следующие методы аппроксимации переходных функций промышленных систем регулирования:

1. метод площадей;

2. метод дополнительных членов;

3. метод последовательного логарифмирования;

4. аппроксимация дифференциальными уравнениями:

1. уравнениями второго порядка;

2. по Орманну;

3. решением дифференциального уравнения с кратными действительными корнями;

4. уравнениями первого порядка с запаздыванием;

5. суммой элементарных звеньев.