Міністерство освіти і науки України

Тернопільський національний технічний університет

ім. І. Пулюя

Кафедра комп’ютерних технологій

Курсова робота

з курсу:

“Ідентифікація і моделювання технологічних об’єктів”

на тему:

“Ідентифікація та моделювання технологічних процесів за даними пасивного експерименту”

Варіант №1

Виконав:

ст. гр. КТ-41

Білоус О.А.

Перевірив:

Левицький В.В.

Тернопіль – 2016

ЗМІСТ

Розділ 1………………………………………………………………………………....7

1.1 Основні статистичні критерії …………………………………………….…….8

1.2 Критерій Шапіро-Уілка ………………..……………………………………......9

1.3 Н-метод…………………………………………………………………………….Error: Reference source not found0

1.4 Статисна модель………………………………………………………………….10

1.5 Динамічна модель………………………………………………………………...11

1.6Керованість і спостережність…………………………………………………….11

Розділ 2………………………………………………………………………….……..Error: Reference source not found3

2.1 Завдання 1…………………………………………………………………………Error: Reference source not found4

2.2 Завдання 2 Визначання параметрів статичної моделі об'єкта за обраною структурою. Аналіз побудованої статичної моделі………………………………………………..23

Завдання 3 ……………………………………………………………..………………..24

Визначання динамічних моделей об’єкта за даними пасивного експерименту..Error: Reference source not found

Завдання 4………………………………………………………………………..…..…38

Висновок………………………………………………………………………….……..40

Список використаної літератури……………………………………………….……41

Завдання

№ варі-анта	Варі-ант фай-ла даних	Варіанти даних на вході моделі (з файла даних)	Варіанти даних на виході моделі (з файла даних)	Варіанти до завдання 1	Варіанти статичної моделі (завдання 2.1)	Вигляд ди-намичних моделей (завдання 3.4)	Динами-чні хара-ктерис-тики (завдання 3.5)
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	х1, х2, х3, х4	Y1	a, d, l	a	AR, ARMAX	a

Завдання 1 Аналіз статистичних характеристик об'єкта за даними пасивного експерименту та обрання структури моделі

Для заданого набору значень вимірювань на входах та виходах технологічного процеса згідно з індивідуальним варіантом (табл.1, стовпчик 2) виконати такі обчислення в Matlab:

1.1 Визначити середнє, медіану, дисперсію, середньоквадратичне відхилення для всіх вимірювань параметрів на вході (стовпчик 3) та виході (стовпчик 4).

1.2 Побудувати графіки й гістограми кожного параметра.

1.3 Обчислити матрицю коефіцієнтів корелювання параметрів.

1.4 Виконати такі завдання відповідно до індивідуального завдання (табл. 1, стовпчик 5):

a) оцінити гіпотезу про стаціонарність даних за середніми значеннями і дисперсіях вимірювань;

d) оцінити гіпотезу про нормальність закону розподілу за критерієм

Шапіро – Уілка;

l) визначити інформативність параметрів на вході об’єкта.

Завдання 2 Визначання параметрів статичної моделі об'єкта за обраною структурою. Аналіз побудованої статичної моделі

2.1 Побудувати статичну модель технологічного об’єкта відповідно до індивідуального завдання (табл. 1, стовпчик 6) у вигляді:

a) лінійної моделі всіх параметрів на вході об’єкта;

2.2 Визначити міру адекватності статичної моделі як середньоквадратичне відхилення моделі й об'єкта.

2.3 Визначити завадостійкість моделі та міру обумовленості матриці.

Завдання 3 Визначання динамічних моделей об’єкта за даними пасивного експерименту.

3.1 Визначити кореляційні функції та побудувати їхні графіки.

3.2 Визначити імпульсні характеристики й побудувати їхні графіки. 3.3 Визначити частотні й спектральні характеристики.

3.4 Побудувати відповідно до індивідуального завдання (табл. 1, стовпчик 7) параметричні моделі об’єкта в тета-форматі: AR – авторегресії, ARX – авторегресії із зовнішнім входом, ARMAX – авторегресії ковзного сере-днього, OE – “вихід-помилка”, BJ – Бокса-Дженкінса, РЕМ (узагальнену параметричну модель).

3.5 За результатами побудови моделей у тета-форматі визначити відповідно до індивідуального завдання (табл. 1, стовпчик 8):

a) нулі й полюси моделей;

Завдання 4 Аналіз результатів побудови динамічної моделі

4.1 Визначити значення виходу та помилки моделі.

4.2 Побудувати графіки виходу об’єкта й динамічної моделі в одному рисунку.

4.3 Визначити спостережність та керованість об’єкта.

Технологічний процес виготовлення вершкового масла методом перетворення високожирних вершків має такі вимірювані параметри:

Параметри вимірювань на вході:

х1 – температура вершків при пастеризації; х2 – температура вершків при сепарації;

х3 – температура вершків у ваннах нормалізації;

х4 – температура вершків на вході маслоперетворювача; х5 – температура розсолу;

х6 – масова частка вологи у вершках; х7– масова частка СЗМЗ у вершках; х8– масова частка жиру у вершках; х9 – кислотність вершків.

Параметри вимірювань на виході:

y1 – температура масла на виході маслоперетворювача; y2 – кислотність масла;

y3 – масова частка жиру в маслі; y4 – масова частка вологи в маслі; y5 – масова частка СЗМЗ у маслі.

Дані вимірювань технологічного процесу виготовлення вершкового масла методом перетворення високожирних вершків на Ширяєвському маслозаводі наведені в таблиці 2.

Вимірювання проводилися кожні 20 хвилин.

Таблиця 2

№ ви-мірю-вання	х1	х3	х2	х4	№ ви-мірю-вання	х1	х3	х2	х4	y1	y1
1	85	66	71	65	28	87	69	82	58	12	15
2	86	67	71	65	29	88	68	81	56	15	16
3	88	68	69	64	30	89	68	79	55	16	16
4	86	70	72	62	31	87	68	76	58	14	13
5	85	68	73	61	32	86	69	71	56	13	13
6	87	67	71	59	33	85	70	68	55	15	14
7	89	68	76	56	34	85	69	70	58	16	14
8	88	69	73	55	35	85	69	75	59	17	14
9	86	67	79	57	36	88	68	76	61	15	13
10	85	67	80	60	37	88	67	78	61	15	15
11	85	69	81	61	38	87	66	79	61	14	16
12	86	70	83	63	39	86	68	82	63	14	5.3
13	87	70	90	64	40	86	68	83	64	14	14
14	86	70	91	61	41	85	67	85	64	15	14
15	87	69	89	60	42	86	69	82	63	16	13
16	89	69	85	58	43	87	69	85	64	16	13
17	90	66	82	57	44	88	67	86	64	17	15
18	89	67	70	58	45	89	68	89	63	16	15
19	88	68	68	58	46	90	69	90	62	14	13
20	88	69	70	56	47	90	69	90	60	15	13
21	87	67	75	55	48	89	70	87	63	15	15
22	86	68	78	57	49	89	88	88	64	14	15
23	86	70	80	58	50	88	86	86	56	14	13
24	87	70	85	60	51	87	75	75	55	16	16
25	87	68	87	57	52	86	78	78	58	16	17
26	88	67	86	62	53	87	79	79	59	15	16
27	89	67	84	61	54	86	82	82	60	15	15

№ ви-мірю-вання	х1	х3	х2	х4	y1
55	86	68	83	58	16
56	85	67	85	59	14
57	87	67	71	60	14
58	89	68	76	62	13
59	88	69	73	64	15
60	86	67	79	64	16