
MS_bak_220400_220700
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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