Министерство образования Российской Федерации

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра автоматизации производственных процессов

и электротехники

Идентификация

ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В СРЕДЕ MATLAB

Методические указания к лабораторным работам

Составители: А-й А. Руппель, А-р А. Руппель

Омск

Издательство СибАДИ

2003

УДК 658.011.56

БКК 37.2

Рецензент: канд. Техн. Наук, доц. Л.А. Усольцев

Работа одобрена методической комиссией факультета ТТМ в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производст для специальности 210200

Идентификация объектов автоматизации технологических процессов в среде MATLAB: Методические указания к лабораторным работам/ Сост.: А-й А. Руппель, А-р А. Руппель. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 30 с.

В методических указаниях рассматриваются вопросы параметрической идентификации объектов автоматизации технологических процессов с использованием пакетов расширения MATLAB System Identification Toolbox и Control System Toolbox.

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы и курсовые проекты, а также могут быть полезны студентам других специальностей при выполнении дипломных проектов.

Табл. 3. Библиогр.: 4 назв.

© Издательство СибАДИ, 2004

1. Основные понятия и определения

Трудоемкость автоматизации технологических процессов во многом определяется степенью имеющейся информации о технологических объектах управления (ТОУ), их статических и динамических характеристиках. Обычно под объектом управления понимается часть окружающего нас мира, поведение которой нас интересует, и на которую мы можем целенаправленно воздействовать, то есть управлять ею.

Для облегчения работы с разнообразными объектами управления их разбивают на группы:

● статические объекты;

● динамические объекты;

● линейные объекты;

● нелинейные объекты;

● непрерывные объекты;

● дискретные объекты;

● стационарные объекты;

● нестационарные объекты;

● объекты с сосредоточенными параметрами;

● объекты с распределенными параметрами и т.д.

Определение характеристик ТОУ происходит по-разному: здесь рассматриваются методы, связанные с проведением специального экспериментального исследования ТОУ, в результате которого получается массив экспериментальных данных [ u_i, y_i ], где u_i – входные переменные, y_i – выходные переменные ТОУ, i – номер опыта (всего может быть N опытов). Наиболее полная информация о ТОУ содержится в их математических моделях.

Под моделью обычно понимается выраженная в той или иной форме информация о наиболее существенных характеристиках ТОУ. По способу представления данной информации выделяют следующие типы моделей:

● словесные, или вербальные модели;

● физические модели (уменьшенные копии реальных объектов, иногда другой физической природы, позволяющие имитировать процессы в исследуемом объекте);

● математические модели (информация об исследуемом объекте или системе представляется в виде математических терминов).

В свою очередь математические модели делятся на:

● графические;

● табличные;

● алгоритмические;

● аналитические.

В частности, аналитические модели представляют собой отражение взаимосвязей между переменными объекта в виде математической форму-

лы или группы таких формул.

Моделирование основано на двух основополагающих признаках:

● на принципе практической ограниченности фундаментальных законов природы;

● на принципе подобия, означающем, что явления различной физической природы могут описываться одинаковыми математическими зависимостями.

Процедуру построения модели принято называть идентификацией, при этом данный термин относится к построению аналитических математических моделей динамических объектов.

Динамический объект ─ это объект, выход которого зависит не только от текущего значения входных сигналов, но и от их значений в предыдущие моменты времени. Идентифицируемый объект принято представлять в виде, показанном на рис. 1.1, где t ─ время; u(t) ─ контролируемый (иногда управляемый) входной сигнал; y’(t) ─ теоретический выход объекта; y(t) ─ наблюдаемый выход объекта; e(t) ─ случайная аддитивная помеха, отражающая действие неучитываемых факторов (шум наблюдения).

e(t)

ТОУ

y’(t)

y(t)

u(t)

Рис. 1.1 Общее представление идентифицируемого