1. Цели и задачи идентификации и диагностики систем.

Идентификацией называется «определение параметров и структуры математической модели, обеспечивающей наилучшее совпадение выходных координат модели и системы при одинаковых входных воздействиях».

Задача идентификации состоит в нахождении математической модели объекта, описывающей его наилучшим образом с точки зрения выбранного критерия.

Необходимость в проведении идентификации возникает в следующих случаях:

а) При проектировании систем, с которыми данная (исследуемая) система должна взаимодействовать.

б) При прогнозировании работы объекта или системы в условиях, которые по тем или иным причинам не могут быть воспроизведены экспериментально.

Техническая диагностика — экспериментальное определение технического состояния системы и характера его изменения с течением

времени. Переход из одного состояния в другое объясняется возникновением неисправности.

● Этапы технической диагностики.

1) Создание диагностической модели, позволяющей определить множество состояний системы N .

2) Формулировка условий работоспособности и признаков неисправности, то есть выделение множеств N₁и N₂из N.

3) Проверка работоспособности. Устанавливается принадлежность состояния системы к одному из множеств N₁ или N₂.

4) Обнаружение возникшей неисправности, то есть определение к какому состоянию множества N₂ принадлежит система.

● Задачи идентификации и диагностики в большой степени близки. Фактически обе задачи:

а) опираются на множество моделей системы;

б) связаны с вынесением неких суждений о состоянии системы на основе экспериментальных данных;

в) позволяют выбрать конкретную модель из множества на основании этих суждений.

2. Классификация объектов идентификации и диагностики систем.

1. По характеру протекания процессов:

a) Непрерывные — все процессы являются непрерывными функциями времени t.

b) Дискретные — процессы являются функциями дискретного времени kT_s, где Процессы — решетчатые функции.

c) Цифровые — дискретные по времени и по уровню. Сигналы определены только в моменты времени kT_s и при этом принимают значения из конечного множества.

2. По установившемуся значению выходной величины:

a) С самовыравниванием (статические). При подаче на вход постоянного воздействия на выходе получаем установившуюся реакцию (после затухания переходного процесса).

b) Без самовыравнивания (астатические). При подаче на вход постоянного воздействия на выходе имеем сигнал, изменяющийся с постоянной скоростью (для астатизма 2-го порядка с постоянным ускорением).

3. По числу входных и выходных сигналов:

a) Одномерные имеют один вход и один выход.

b) Многомерные могут иметь несколько входов и (или) выходов:

- Без взаимно связанных контуров.

- С взаимно связанными контурами.

4. По виду статической характеристики:

a) Линейные. Статическая характеристика имеет вид

b) Нелинейные:

- Гладкая нелинейность.

- Существенно нелинейная.

-Линеаризуемся в рабочей точке.

5. По характеру возмущений:

a) Детерминированные. Все процессы — неслучайные функции времени.

b) Стохастические. Процессы — случайные функции, описываются в терминах законов распределения, корреляционных функций и др.

3.Классификация методов построения моделей.

1) Аналитические и экспериментальные методы.

Аналитические методы базируются на имеющейся информации о структуре системы и знаниях о физических основах процессов, протекающих в ее элементах.

Достоинства

1) Возможность получения модели на стадии проектирования системы.

2) Дают детальное представление о динамике системы, позволяют выявить скрытую нелинейность.

3) Математическое описание, полученное для одной системы, может использоваться для других аналогичных систем.

Недостатки

1) Трудность получения математического описания, например, при высоком порядке.

2) Проверка адекватности невозможна без экспериментального исследования.

Экспериментальные методы опираются на результаты наблюдений за входными и выходными сигналами системы.

Недостатки

1. Исследование возможно лишь при наличии функционирующей системы.

2) Дают приближенное описание, основанное на упрощенных представлениях о структуре системы.

3) Перенести полученную модель на другую аналогичную систему не всегда возможно.

4) Требуют специального тестового и измерительного оборудования.

Достоинства

1) Позволяют получить простое описание, отражающее лишь существенные свойства системы.

2) Пассивные и активные методы (только экспериментальные).

Активный эксперимент допускает воздействие на вход системы произвольным тестовым сигналом, вид которого наиболее удобен для исследования системы.

Активный эксперимент предоставляет больше возможностей. Дает свободу выбора методов обработки результатов и построения моделей. Позволяет исследовать систему, изменяя параметры тестового воздействия в широком диапазоне.

При пассивном эксперименте исследователь лишен возможности воздействовать на систему произвольным образом. Система функционирует в естественных условиях, а экспериментатор занимает позицию стороннего наблюдателя, фиксируя изменения входного воздействия и выходной реакции.