Методика проведения имитационного эксперимента для определения структурной схемы нелинейного динамического объекта

• Автор: Никишин, Александр Федорович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Проблемы построения структурной схемы нелинейного динамического объекта.

1.2. Многоэтапный подход к оценке структурной схемы динамического объекта с несколькими статическими нелинейностями.
1.3. Постановка задачи поиска структурной схемы объекта с использованием имитационного эксперимента.

1.4. Выводы.

2. ПРОЦЕДУРА НАХОЖДЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМИТАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Аппроксимация и декомпозиция сквозной статической характеристики нелинейного динамического объекта.

2.2. Оценка параметров линейной части нелинейного динамического объекта.

2.3. Анализ возможности поиска структуры нелинейного динамического объекта.

2.4. Методы поиска структур нелинейного динамического объекта.
2.4.1. Перебор возможных структур нелинейного динамического объекта.
2.4.2. Последовательное проявление нелинейностей в структуре нелинейного динамического объекта.
2.4.3. Поиск структуры путем последовательного проявления линейных элементов в областях характерных частот.
2.5. Выводы
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИМИТАЦИШОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1. Аппаратная реализация автоматизированного рабочего места исследователя систем управления АРМ ИСУ
3.2. Обработка статических характеристик.
3.3. Снятие частотных характеристик.
3.4. Анализ частотных характеристик.
3.5. Общая методика поиска структуры нелинейного динамического объекта
3.6. Выводы.
ГЛАВА 4. ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ АРМ ИСУ.
4.1. Снятие и анализ статической характеристики нелинейного динамического объекта.
4.2. Анализ частотной характеристики нелинейного динамического объекта.
4.2.1. Метод поиска структурной схемы нелинейного динамического объекта с использованием различных амплитуд входного тестового сигнала.
4.2.2. Метод поиска структурной схемы нелинейного динамического объекта с использованием различных частот входного тестового сигнала.
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Такое представление объекта может рассматриваться. Исходными данными при поиске структуры нелинейного динамического объекта с одним входом и одним выходом при проведении активного эксперимента являются: сквозная статическая характеристика и описание линейной динамической части в виде линейного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами. Получение сквозной статистической характеристики не вызывает затруднений. Что касается получения математического описания линейной части объекта, то существует целый ряд различных методов идентификации [1,2,5-7], но в данной работе не обсуждается их достоинство и недостатки, а используется метод экспоненциальной модуляции как один из возможных [8]. Аналитических методов нахождения структуры объекта, представляемой в виде чередующих линейных динамических блоков и типовых статических нелинейностей в литературе не обнаружено. Единственный подход, обсуждаемый в [9], предлагает использовать эквивалентные комплексные коэффициенты передачи нелинейных элиментов по первой гармонике, получаемые в результате их гармонической линеаризации, для последующего перебора различных сочетаний линейных и нелинейных блоков и сравнения их частотных характеристик с экспериментально снятой с объекта. Использование метода гармонической линеаризации позволяет проводить поиск структуры нелинейных объектов путем анализа сквозных частотных характеристик исследуемого объекта. Имеется ряд работ в этом направлении[4,9]. АРМ ИСУ). Эта методика отрабатывается для объектов, на которые можно подавать тестирующие сигналы и структура которых может быть представлена в виде последовательного соединения линейных и нелинейных блоков. К подобным объектам относятся, как отмечалась выше, электромеханические объекты, электронные схемы и т. Обработка результатов эксперимента со снятыми частотными характеристиками предполагает подбор такой модели, когда расчетная амплитудно-частотная характеристика и фазочастотные характеристики модели по первой гармонике совпадают или даюг наименьшее отклонение по сравнению с экспериментально снятыми частотными характеристиками объекта, построенными по оценкам параметров первой гармоники отклика. Для расчета частотных характеристик предполагаемой модели и сравнения их с аналогичными характеристиками, найденными при испытаниях объекта, используется метод гармонической лииеаризации[5,]. Так, у оператора отсутствует инструмент по обработке снятой на первом этапе сквозной статической характеристики. Использование эквивалентных комплексных коэффициентов усиления (ЭККУ) нелинейностей, входящих в структуру идентифицируемого объекта, хотя и не требует значительных затрат машинного времени на расчет частотных характеристик по первой гармонике при их переборе во время поиска адекватной структуры, однако приводит неизбежно к расчетным ошибкам из-за использования именно ЭККУ нелинейных элементов по первой гармонике в зависимости от мест их расположения в структуре. Кроме этого, методика привязана только к гармонической форме входного воздействия и к типовым статическим характеристикам нелинейностей. Следует отметить, что если отказаться от использования эквивалентных комплексных коэффициентов нелинейных элементов по первой гармонике в пользу имитационного эксперимента (то есть простого повторения эксперимента, проводимого на ЭВМ с использованием предполагаемой структуры) и далее сравнивать получаемые результаты с результатами эксперимента на реальном объекте, то вычислительные затраты при поиске структуры неизмеримо возрастают. Даже с учетом прогресса в производительности ЭВМ, это возрастание в обозримом будущем не позволяет использовать простой перебор при поиске структуры, а требует поиска методики, позволяющей снизить время, требуемого на поиск адекватной структуры. Разработка алгоритмов и программ по поиску структурных схем модели объекта с использованием ЭВМ (имитационного эксперимента), которые не накладывают ограничений на вид входного периодического тестового сигнала и не приводят к ошибкам из-за линеаризации, т.