Алгоритм идентификации объектов управления вещественным интерполяционным методом

Первым шагом необходимо выбрать, как будут заданы значения идентифицируемого объекта. Это могут быть либо характеристики моделей, заданных в форме передаточных функций, либо переходные характеристики, полученные с реального объекта управления.

Затем необходимо по полученным значениям восстановить график переходного процесса.

Следующим шагом необходимо задать структуру идентифицирующей модели из списка.

Далее происходит идентификация модели объекта выбранной структурой:

-  учитывая порядок идентифицирующей модели, производится расчет необходимого количества узлов интерполирования;

-  производится расчет значения первого узла по известным формулам;

-  происходит расчет значений переходной функции в зависимости от значения первого узла интерполирования;

-  составляется СЛАУ;

-  производится решение СЛАУ относительно неизвестных коэффициентов передаточной функции.

В итоге получается передаточная функция, все параметры которой известны.

Далее следует оценка полученного результата: вычисляется погрешность идентификации, и если полученный результат не приемлем, то начинается итерационный поиск, благодаря которому находится оптимальный первый узел интерполирования.

Затем опять происходит идентификация модели и оценка полученного результата. Последние пункты повторяются до тех пор, пока не будет достигнут приемлемый результат.

Алгоритм идентификации объектов в виде блок-схемы представлен на рисунке 8.

Основные функции программы

Листинг программы представлен на электронном носите, в приложении Б приведены только основные функций.

Главный модуль программы Object_Identification содержит следующие основные функции:

Function inObjectData=Transfer_ch_cr (inObjectData) - функция расчета табличных значений переходной характеристики для модельных примеров.- структура входных данных с информацией об объекте исследования, состоящая из:

-  TimeResponse - временя установления (время переходного процесса);

-  TimePointNumbers - количество временных точек;

-  коэффициенты ПФ имитационной модели объекта.

Выходным параметром функции является сама входная структура, в которую дописываются следующие параметры:

-  rTimeSliceNumbers - количество временных приращений;

-  rTimeArray - массив временных точек;

-  rTimeSliceArray - массив значений приращений;

-  rCharacteristicArray - массив значений переходной характеристики.

Function inObjectData=Transfer_ch_frfile (FullName) - функция считывания переходной характеристики реального объекта из файла. Входной параметр: строка с полным именем и путем

Function NumericalResponse=ObjNumericalResponse (inObjectData, DeltaArray) - функция нахождения численной характеристики объекта по его временной характеристике и массиву узлов.

Function ModelData=Identification (inObjectData,vec_delta,mExpDen,mExpNum) - функция расчета коэффициентов модели объекта по его переходной характеристики.- структура входных данных с информацией об объекте исследования;_delta - массив значений интерполяционной сетки;- старшая степень полинома знаменателя искомой модели объекта;- старшая степень полинома числителя искомой модели объекта.

Function Numerical_Delta_Derivation - функция итерационного поиска наилучшего решения.

Function ErrorGraphData (ModelData,ObjectData) - функция расчета абсолютной и относительной ошибки.- структура входных данных с информацией об объекте исследования, состоящая из:

-  rCharacteristicArray - массив значений переходной характеристики.

-  ModelData - структура входных данных с информацией о модели объекта, состоящая из массива значений переходной характеристики mHt.

Step (Model, Time) - функция нахождения реакции системы на единичный скачек входного воздействия.- передаточная функция модели объекта;- значение времени переходного процесса.

Функция описана в [26].

Интерфейс программы

Главное окно программы для получения ПХ с реального ОУ, имеет следующий вид (рисунок 9):

Работа с программой начинается с первой вкладки Объект, в которой осуществляется подключение к устройству сопряжения с реальным объектом. На следующей вкладке оператору предоставляется возможность визуально контролировать процесс получения переходной характеристики объекта управления (рисунок 10).

Если возникли какие-либо помехи, процесс получения переходной характеристики можно повторить неограниченное число раз, до получения удовлетворительного результата. График переходного процесса может быть увеличен (рисунок 11) по клику на соответствующем графике.

Вследствие некачественной установки датчиков Холла, а так же ряда других причин, получаемая характеристика является зашумленной и не может быть использована в таком виде для идентификации. Поэтому ее нужно пропустить через сглаживающий фильтр, после работы, которого характеристика примет следующий вид (рисунок 11).

Снятые значения с идентифицируемого объекта сохраняются в файл в виде таблицы, содержащей значения времени переходного процесса и значения выходной величины. После чего характеристику можно восстановить и принять для идентификации объекта.