Методы параметрической идентификации объектов управления. Методы математической обработки экспериментальной информации (регрессионный анализ). Аналитический метод построения математических моделей на основе мгновенных балансов потоков веществ и энергии

Страницы работы

10 страниц (Word-файл)

Содержание работы

«Моделирование систем»

1 Методы параметрической идентификации объектов управления.

2 Методы структурной идентификации объектов управления.

3 Методы математической обработки экспериментальной информации (регрессионный анализ).

4 Методы планирования эксперимента (полный факторный эксперимент).

5 Аналитический метод построения математических моделей на основе мгновенных балансов потоков веществ и энергии.


1 Методы параметрической идентификации объектов управления.

Идентификация объектов - построение оптимальных математических моделей по реализации их входных и выходных параметров.

Задача идентификации: количественная оценка степени идентичности модели реальному объекту.

В зависимости от априорной (исходной) информации об объекте различают структурную и параметрическую идентификацию.

На этапе параметрической идентификации выполняется экспериментальная проверка модели.

Цель параметрической идентификации: уточнение (подстройка) внутренних параметров, когда с помощью структурной идентификации не удается достичь необходимой адекватности модели реальному объекту.

Используют критерии: модульный, квадратичный, показательный, минимаксный, взвешенный критерии. Задача сводится к оценке суммарной невязки, которая служит основным критерием, по нему проводится идентификация модели.

Если относительная квадратичная невязка не превышает 5% от суммы квадратов экспериментальных значений выходного параметра объекта, то модель считается адекватной.

Методы параметрической идентификации

Методы различают в зависимости от модели.

Модели бывают:

 1. Статические и динамические.

2. Детерминированные и стохастические.

3. Линейные и нелинейные.

4. Непрерывные и дискретные.

Идентификация делится:

1. Активные и пассивные методы.

2. Непрерывные и дискретные.

Параметрическая идентификация для статической детерминированной модели y = F(x)

Модель объекта линейная, имеет n входов, m выходов и структуру, описываемую системой уравнений, которая в векторной форме имеет вид:

 Y = B0 + BX.

Допустим, модель имеет несколько входов и один выход, содержит число k = n + 1 неизвестных параметров.

Рассмотрим неадаптивный шаговый метод применительно к решению этой задачи. Суть метода: приравниваются выходы объекта и модели в каждом из n опытов, в результате получается система из N уравнений идентификации с n+1 неизвестными, которая имеет однозначное решение, если ранг матрицы равен  n + 1..

Это условие может быть нарушено, если ряд факторов в некоторых опытах окажутся стабилизированными, например, по условию технологии. Тогда увеличивают число опытов, активно вмешиваются в работу объекта, либо снижают число идентификационных параметров.

В качестве критерия идентификации используется суммарная невязка модели и объекта.

Рассмотрим адаптивный шаговый метод. Суть метода: значение параметров модели связываются на двух следующих друг за другом шагах:

,

где J – алгоритм адаптации.

В качестве такого алгоритма часто используют метод наискорейшего спуска.

Достоинства метода: возможность использования текущей информации.

Недостаток: возникают проблемы сходимости процесса адаптации.

Параметрическая идентификация нелинейных моделей

Структуру нелинейной модели предполагают в виде суммы линейных и нелинейных частей. В связи с этим алгоритм аналогичен линейному, только необходимо учесть нелинейность модели.

Объект отражается в виде функции F(X, B) с неизвестными параметрами B.

Неизвестная функция объекта F0(X) представлена в виде известной функции с неизвестными параметрами Y = F(X, B). Чтобы определить неизвестные параметры B, приравнивают состояние модели и объекта для каждого из наблюдений. Решение сводится к задаче минимизации суммарной невязки:


2 Методы структурной идентификации объектов управления.

Идентификация объектов - построение оптимальных математических моделей по реализации их входных и выходных параметров.

Задача идентификации: количественная оценка степени идентичности модели реальному объекту.

В зависимости от априорной (исходной) информации об объекте различают структурную и параметрическую идентификацию.

Предметом структурной идентификации является определение вида функции Yтеор связывающей входные переменные Х. Структурная идентификация включает в себя: постановку задачи; выбор структуры модели и её математическое описание; исследование модели.

Задачи вскрытия структуры объекта:1) выделение объекта из среды; 2) ранжирование входов и выходов объекта по степени их влияния на конечный целевой показатель; 3) определение рационального числа входов и выходов объекта, учитываемых в модели; 4) определение характера связи между входом и выходом модели объекта.

 1) Выделение объекта из среды определяется целями, для которых строится модель. Модель строится так, чтобы она имела минимум связей с внешней средой. В зависимости от информации об объекте осуществляют переход к более сложной форме объекта. Далее происходит расширение объекта за счет присоединения части среды и этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут эффективно достигаться цели управления.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Ответы на экзаменационные билеты
Размер файла:
35 Kb
Скачали:
0