Лабораторная работа № 8

Идентификация динамических объектов

По переходным функциям

Теоретические сведения

Идентификация (identificare, лат.- узнавать) – оценивание структуры и параметров системы по результатам экспериментов с ней. Наиболее информативна идентификация системы по результатам активных экспериментов (с вмешательством в работу объекта с помощью пробных сигналов). Наиболее удобный пробный сигнал – скачкообразное изменение управляющего сигнала или возмущения, действующего на систему.

Металлургические машины и агрегаты, как правило, работают в непрерывно-дискретном режиме, поэтому вместо подачи пробных сигналов часто можно использовать скачкообразные технологические возмущения (напр., загрузка очередной порции шихты в доменную печь, начало продувки в конверторе, захват заготовки прокатными валками и др.).

Разработана с ас. Тригуб И.Г.

Зарегистрированный график изменения выходной величины при скачкообразном возмущении на входе – переходную функцию технологического объекта управления (тоу) можно использовать для его идентификации.

Если поставлена задача автоматизации ТОУ, то идентификацию следует проводить средствами теории автоматического управления (ТАУ), т.е. представить объект в виде некоторого соединения типовых звеньев ТАУ, линейных и нелинейных.

Получив график переходной функции, вначале выполняют структурную идентификацию – оценивание порядка передаточной функции объекта, вида его нелинейностей. При этом основываются на особенностях графиков переходных функций (таб.).

Таблица 8.1

График переходной функции	Особенности	Соответствующее типовое звено
		Название	Передаточная функция
1	2	3	4
Линейные объекты
	Монотонно возрастающая функция. Скорость роста монотонно убывает.	Инерционное
	Наличие затухающих колебаний. Огибающая колебаний описывается экспонентой.	Колебательное

1	2	3	4
Точка перегиба	Наличие точки перегиба на кривой. В начале скорость роста возрастает, затем убывает.	Апериодическое звено 2-го порядка
Точка перегиба	Наличие затухающих колебаний, а также точки перегиба на кривой разгона.	Объект 3-го порядка = последователь-ное соединение инерционного и колебательного звеньев.
	Затухающие колебания наложены на монотонно возрастающую функцию.
	Наличие незатухающих колебаний, наложенных на кривую разгона. Как правило, это гармоническая помеха.	Консервативное звено, параллельное объекту.
Нелинейные объекты
	Наличие “чистого запаздывания”	Звено запаздывания
	Наличие “люфта”

1	2	3	4
	Наличие ограничения
	Огибающая затухающих колебаний – прямая линия	Звено “сухое трение”
	Огибающая затухающих колебаний – гипербола (в начале колебания затухают быстро, затем скорость затухания резко убывает)	Квадратичный закон демпфирования

Далее выполняют параметрическую идентификацию – оценивание параметров системы (коэффициентов передаточной функции либо уравнений нелинейных звеньев) приближенными численными методами ТАУ.

Например, из курса ТАУ известно, что графически можно определить постоянную времени инерционного звена (как это показано в таблице) или постоянную времени колебательного звена:

Т = Т_к /2,

где Т_к – период собственных колебаний,

а коэффициент демпфирования колебаний определяют по графику в зависимости от величины относительного перерегулирования