Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MS_bak_220400_220700

.pdf
Скачиваний:
148
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
2.74 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1

Формулы расчета параметров дискретных динамических моделей 1-го-4-го порядков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по параметрам непрерывных моделей с заданным тактом квантования T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порядок модели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры

 

n 1

 

 

 

n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

T 1

T

 

2T 2 T 1T T 2

 

3T 3

2T 2T T

1T 2

T 3

 

4T 4 3T 3T 2T 2T 2

T 1T 3 T 4

 

1

 

1

0

 

 

 

2

 

1

0

0

 

 

3

 

 

2

0

1

0

0

 

 

4

 

 

 

 

3

0

 

2

0

 

1

0

 

 

0

 

 

 

 

 

T 1

 

 

T 2

T

1T

 

 

T 3

T

2T T

1T 2

 

 

T 4

T

3T T 2T 2

 

T

1T 3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

1

0

 

 

 

 

 

3

2

0

1

0

 

 

 

4

 

3

0

2

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

-

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

3

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

3T3

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

6T4

 

3T3 T0

T2 T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

2 T 1T

 

T

3 T 2T T 1T 2

 

T

4

T

3T T 2T

2 T 1T

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

0

 

 

 

 

 

3

2

0

 

1

0

 

 

 

4

 

3

0

2

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a3

 

 

-

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4T4

T3

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T 3

T

2T T

1T 2

 

 

 

T 4

T 3T T 2T 2

 

T1T

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

0

1

0

 

 

 

4

 

 

3

0

2

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a4

 

 

-

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

4

T

3T T 2T

2 T 1T

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

3

0

2

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

kT0

 

 

 

 

 

kT02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kT03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kT04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T 1

 

 

T 2

T

1T

 

 

T 3

T

2 T T

1T 2

 

 

T 4

T

3 T T 2 T 2

T

1T 3

 

 

 

 

1

 

 

2

1

0

 

 

 

 

 

3

2

0

1

0

 

 

 

4

 

3

0

2

0

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

T0

 

 

 

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2

Формулы расчета параметров непрерывных динамических моделей 1-го-4-го порядков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по параметрам дискретных моделей с заданным тактом квантования T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порядок модели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры

 

n 1

 

 

 

n 2

 

 

 

 

 

 

n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

n 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T11

 

 

T0

 

 

1 a

2

T

 

 

 

 

 

1 a

2

2a

T

1 a 2a 3a

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0

 

 

2

 

 

3

 

4

 

0

 

 

 

 

1 a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 a a

2

 

 

 

 

1 a a

2

a

 

1 a a a a

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

1

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

T22

-

 

 

 

 

 

a2 T02

 

 

 

 

 

 

a 3a T 2

 

 

 

a 3a 6a T 2

 

 

 

 

 

 

 

1 a1 a2

1 a a a

1 a a a a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

0

 

 

2

 

3

 

4

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

3

1

 

 

2

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T33

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a3T03

 

 

 

 

 

 

 

a 4a

T 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 a1 a2 a3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 a a

2

a a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

4

 

 

 

 

T44

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

a T 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 a

a

2

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

4

 

 

k

 

 

b

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 a1

1 a1 a2

1 a1 a2 a3

1 a1 a2 a3 a4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dT0

 

 

 

dT0

 

 

 

 

 

 

 

 

dT0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dT0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3

 

Типовые динамические звенья в непрерывной и дискретной формах описания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Динамические

 

 

Непрерывная форма записи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дискретная форма записи

 

 

 

 

 

 

звенья

 

Уравнение

Передаточная

 

 

 

Уравнение

 

 

 

Передаточная

 

 

 

 

 

функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функция

 

 

 

Усилительное

 

y t k u t

Wo s k

 

 

 

yi

b ui ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wo z b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где b k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Апериодическое

 

T11 y t

y t k u t

Wo

s

 

k

 

yi

a1 yi 1 b ui 1 ,

W z

 

 

b z

1

первого порядка

 

 

 

 

 

 

 

T11

s 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T11

T0

 

 

 

k T0

 

a z 1

 

 

t

 

 

 

где

a

, b

 

o

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

T 1

 

 

 

T 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегрирующее

 

T11 y t u t

Wo

s

1

 

 

yi

yi 1 b ui 1 ,

 

 

 

Wo z

b z

1

(идеальное)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

t

 

 

 

s

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

где

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференци-

 

y t k

u t

Wo s k s

yi

b1 ui

b2 ui 1

*,

 

W z

b b z 1

рующее (идеаль-

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ное)

 

 

 

 

 

 

 

 

где b1 b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запаздывания

 

y t u t

W s e p

yi

ui d ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W z

z d

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* для дискретизации дифференцирующего звена применяется метод левых разностей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63

 

3.2. Идентификация дискретных динамических моделей методом наименьших квадратов по кривым разгона каналов объекта

Параметрическая идентификация заключается в расчете

параметров a1, a2 ,..., an ,b, d разностного уравнения

(3.21) для

выбранной структуры (уравнения n -го порядка) [6].

 

n

 

yi ak yi k bui d 1 ,

(3.21)

k 1

где yi , ui - выход и вход модели объекта на i -м такте квантова-

ния T0 .

Для решения поставленной задачи воспользуемся методом наименьших квадратов (МНК), широко применяющимся для параметрической идентификации моделей объектов управления.

Например, для модели (3.14) критерий МНК определяется выражением:

 

N

 

 

 

 

 

 

Ф

 

( yэ a yэ

a yэ

buэ

)2 min , (3.22)

 

i 1 i 1

2 i 2

 

i 1

 

a1 ,a2 ,b

 

i 3

 

 

 

 

 

 

где N - число точек кривой разгона;

yэ , uэ

- выходные и вход-

 

 

 

 

 

i

i

 

ные экспериментальные значения, полученные при снятии динамической характеристики (кривой разгона), при нулевых начальных условиях (для расчета в приращениях):

 

 

 

 

 

0

при

i 1

 

yiэ 0,

i 1,2 ;

 

uiэ uэ

 

 

 

,

при

i 2, N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u э - величина входного ступенчатого воздействия.

При обработке экспериментальных данных yiэ первому ненулевому значению кривой разгона присваивается номер n 1 в

массиве yэ ( ynэ 1 ), который устанавливается в зависимости от

порядка идентифицируемой модели.

При идентификации можно не учитывать целое число тактов запаздывания d . Оно определяется по кривой разгона для

64

выбранного такта T0 по формуле d T0 .

Необходимым и достаточным условием экстремума критерия МНК является равенство нулю первых производных по искомым параметрам:

Ф

 

N

 

 

 

 

2 ( yiэ a1 yiэ 1 a2 yiэ 2 b uiэ 1 ) yiэ 1 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

a1

i 3

 

 

 

 

Ф

 

 

N

 

 

 

 

2 ( yiэ a1 yiэ 1 a2 yiэ 2

b uiэ 1 ) yiэ 2 0 ,

 

(3.23)

 

 

 

a2

i 3

 

 

 

 

Ф

 

 

 

N

 

 

 

 

2 ( yiэ a1 yiэ 1 a2 yiэ 2 b uiэ 1 ) uiэ 1 0 .

 

 

 

 

 

b

i 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После преобразования:

 

 

 

 

N

N

N

N

 

 

a1 yiэ 1 2 a2 yiэ 1 yiэ 2 b yiэ 1uiэ 1 yiэ yiэ 1 ,

i 3

i 3

i 3

i 3

 

 

N

N

N

N

 

, (3.24)

a1 yiэ 1 yiэ 2 a2 yiэ 2 2 b yiэ 2uiэ 1

yiэ yiэ 2

i 3

i 3

i 3

i 3

 

 

N

N

N

N

.

a1 yiэ 1uiэ 1 a2 yiэ 2uiэ 1 b uiэ 1 2

yiэuiэ 1

i 3

i 3

i 3

i 3

 

 

Параметры a1 , a2 ,b находятся решением системы линейных уравнений (3.24) (например, по правилу Крамера) [11]. Для этого формируется матрица коэффициентов A и вектор свободных членов B :

 

 

2

 

 

 

 

 

N

 

 

N

 

 

A11 yiэ 1

 

A12 yiэ 1 yiэ 2

 

i 3

 

 

i 3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

N

 

 

A A21 yiэ 1 yiэ 2

A22 yiэ 2

 

 

i 3

 

 

i 3

 

 

 

N

 

N

 

э

э

э

э

 

A31 yi 1ui 1

A32 yi 2ui 1

 

i 3

 

 

i 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

A13 yiэ 1uiэ 1

 

 

i 3

 

 

 

 

A

N

yэ

uэ

 

,

23

 

i 2

i 1

 

 

 

i 3

 

 

 

 

 

N

 

2

 

 

 

 

э

 

A33 ui 1

 

 

 

i 3

 

 

 

65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

yiэ yiэ 1

 

 

B1

 

 

 

 

i 3

 

 

 

B

B

N

yэ y

э

.

 

 

2

 

i

i 2

 

 

 

 

i 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

э

э

 

 

B3 yi ui 1

 

 

 

 

i 3

 

 

 

Находим параметры a1 , a2 ,b :

A11 A12

A21 A22 A31 A32

B1 A12

a1 B2 A22

B3 A32

A11 B1

a 2 A21 B2

A31 B3

A11 A12

b A21 A22

A31 A32

A13

 

 

 

A11A22 A33 A12 A23 A31 A13 A32 A21

A23

 

 

A13 A22 A31 A11A23 A32 A12 A33 A21;

A33

 

 

A13

 

 

 

B1 A22 A33 A12 A23B3 A13 A32B2

 

 

 

A23

 

 

 

A13 A22B3 B1 A23 A32 A12 A33B2 ;

A33

 

 

 

A13

 

 

 

A11B2 A33 B1 A23 A31 A13B3 A21

 

 

 

A23

 

A13B2 A31 A11A23B3 B1 A33 A21;

A33

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

A11A22B3 A12B2 A31 B1 A32 A21

B2

 

 

 

 

 

B1 A22 A31 A11B2 A32 A12B3 A21.

B3

 

 

a a1

,

a a 2

,

b b .

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

(3.25)

(3.26)

(3.27)

После получения параметров разностного уравнения 2-го порядка необходимо проверить адекватность модели объекту.

Для этого предварительно рассчитывается переходный процесс по уравнению (3.14) при найденных a1 , a2 ,b .

Адекватность устанавливается по критерию Фишера при отсутствии параллельных опытов, для чего рассчитывается дисперсионное соотношение F :

66

где

где

 

 

 

 

 

F S 2

S 2

,

 

 

(3.28)

 

 

 

 

 

 

 

 

y

ост

 

 

 

 

 

S 2

, S 2

- дисперсии относительно среднего и остаточная.

y

 

ост

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yiэ yэ 2

 

 

 

 

 

S 2

 

i 3

 

 

 

,

(3.29)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

N 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi yiэ 2

 

 

 

 

 

S 2

 

 

i 3

 

 

 

,

(3.30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ост

 

 

 

N l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yiэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yэ

 

i 3

 

- среднее значение выхода объекта; l

- число свя-

 

 

 

 

N 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зей, наложенных на выборку, равное числу определяемых параметров (для уравнения 2-го порядка l 3 ).

Полученное разностное уравнение модели (3.14) считается адекватным объекту, если расчетное значение F больше некоторого критического значения Fтабл p, f1, f2 , т. е. при выполнении неравенства:

 

 

 

 

F

S 2

Fтабл p, f1, f2 ,

 

 

 

 

 

 

y

 

(3.31)

 

 

 

 

S 2

 

 

 

 

 

 

ост

 

 

 

где

Fтабл p, f1,

f2 - критическое значение критерия, зависящее

от

чисел f ,

f

2

степеней

свободы для дисперсии

S 2

и S 2

 

1

 

 

 

 

y

ост

f1 N 1, f 2 N l и от уровня значимости p .

Критическое значение Фишера выбирается из таблиц распределения Фишера (см. приложение А). Уровень значимости принимается равным p 0,01 . При невыполнении условия

(3.31) уравнение модели не адекватно объекту и требуется изменить порядок модели.

Например, при идентификации кривой разгона по каналу «расход флегмы - температура на верхней контрольной тарелке» дискретной динамической моделью 2-го порядка (объект иссле-

67

дования - колонна ректификации) получаем следующие результа-

ты (табл. 3.4, рис. 3.3).

Таблица 3.4

Параметры дискретной динамической модели 2-го порядка, полученные в результате идентификации кривой разгона

Параметры модели

Така кванто-

Критерий Фишера

объекта управления

вания

(расчетный / табличный)

WO

сигналов

 

 

 

a1 1,501454

T0 1,0 мин

F 132,3

a2 0,571428

 

Fтабл 2,1142

b 0,0907 С/т/ч)

 

 

 

 

 

Рис. 3.3. Кривые разгона по каналу «расход флегмы - температура на верхней контрольной тарелке»: yэ - экспериментальная;

y- расчетная (по модели); uэ - ступенчатое входное воздействие

68

Т. к. расчетное значение критерия Фишера намного превышает табличное (табл. 3.4), то считаем, что модель адекватна и ее можно использовать для дальнейших исследований.

Если кривая разгона идентифицируется моделями различных порядков и рассчитанные значения критерия Фишера превышают табличные, то выбирается модель с наибольшим значением критерия.

Следует отметить, что при идентификации модели обра-

ботка экспериментальных данных yэ , uэ

i

 

была прове-

3, N

i i

 

 

 

дена в приращениях при нулевых начальных условиях, а на графике (рис. 3.3) кривые построены по абсолютным значениям параметров.

Для этого принимаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yэ yэ yн ,

y y yн , uэ uэ uн , i 1, N ,

i

i

i

i

i

i

где uн , yн - начальные значения параметров, при которых наносилось ступенчатое воздействие.

3.3. Дискретное динамическое описание объектов управления со связанными параметрами

При необходимости учета в объекте управления внутренних связей между параметрами составляется дискретное динамическое описание связного объекта. Для этого составляется описание объекта по отдельным каналам управления и возмущений (в результате структурной и параметрической идентификации моделей по кривым разгона), а затем формируется общее описание с учетом внутренних связей.

Например, для синтеза каскадной схемы управления описание объекта состоит из моделей внутреннего и внешнего кана-

лов (рис. 3.4).

69

Рис. 3.4. Структурная схема объекта управления в каскадной ЦСУ: WO1 ,WO2 - передаточные функции внутреннего и внешнего каналов

управления; u1, y1, y2 - вход и выходы каналов объекта

При этом входом для внутреннего канала является ступен-

чатое управляющее воздействие u1 , формируемое при снятии кривой разгона, а входом внешнего канала - выход внутреннего

y1 . Таким образом, общее запаздывание объекта управления

представляет собой суммарное значение запаздываний по внутреннему и внешнему каналам.

Такой объект (см. рис. 3.4) может быть описан следующей системой разностных уравнений (например, 2-го порядка):

 

 

y1

a1 y1

a1 y1

 

b1u1 ,

 

 

 

 

 

(3.32)

 

 

i d1 1

1 i d1

2

i d1 1

i

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

 

a2 y2

 

a2 y2

 

b2 y1

,

 

 

 

i d1 d 2 2

1

i d1 d 2 1

 

2 i d1 d 2

 

i d1 1

 

 

где

u1

- входное управляющее воздействие;

y1

, y2

-

выходные

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i

 

 

управляемые

параметры

внутреннего

и внешнего

каналов;

a1, a1 ,b1, d1 и

a2

, a2 ,b2 , d 2

- параметры моделей (порядки моде-

1

2

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лей n1 2 и n2 2 ).

Начальные условия для исследования модели объекта:

 

0

при

i mc

 

ui

 

 

i mc

,

 

u

при

 

где u - величина входного ступенчатого воздействия; mc - переменная, принимающая наибольшее значение из порядков n1 и n2 (в данном случае mc =2);

70

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]