Введение к работе
Актуальность проблемы. Широкий диапазон практических приложений теории идентификации, применительно к технологии ультразвуковых медицинских исследований, радиолокации и производства радиокомпонентов является достаточным условием, подтверждающим целесообразность и актуальность дальнейших теоретических и экспериментальных исследований в этой области. Сложность подобных объектов .проявляется в многообразии и большом количестве внутренних структурных связей между координатами и технологическими параметрами, их нестационарности . малом времени переходных процессов (частотные характеристики исследуемых в данной работе объектов находятся в диаппазоне от от 1МГц до ЮГГц) и усугубляется влиянием различных возмущающих факторов и неконтролируемых помех высокого уровня в каналах измерения.
Задачей настоящей работы является создание на базе существующих модуляционно-интвгральных алгоритмов новых алгоритмов, позволяющих получить возможно более точную математическую модель исследуемого объекта или модуляционной системы при ограниченной априорной информации и, что еще более важно, при ограничении на интервал наблюдения в присутствии индустриальных помех высокого уровня в измерительных каналах. При этом выделяются две основные проблемы: идентификация структуры и идентификация параметров. Для их решения требуется разработка более сложных адаптивных систем, создание которых сдерживается сложностью технической реализации и недостаточной проработкой теоретической базы алгоритмов идентификации до инженерного промышленного уровня.
Целью- диссертационной работы является разработка адаптивных алгоритмов идентификации для АСУ ТП реального времени, обладающих минимальной сложностью технической реализации, с учетом ограниченности интервала наблюдения в присутствии помех высокого уровня и нестационарности параметров объекта.
В соответствии с указанной целью были определены следующие основные задачи исследования:
1. Экспериментальное исследование и теоретическое обобщение известных модуляционно-интегральных методов идентификации.
эффективно работающих при высоком уровне помех (отношение шум/сигнал - 30+60%), позволяющих на основе априорно известной информации о физических свойствах исследуемых процессов построить наиболее быстродействующие и надежные при помехах алгоритмы идентификации.
2. Синтез оптимальных по быстродействии и простых в технической
реализации адаптивных цифровых фильтров, формирующих модулирующие
функции в алгоритмах идентификации.
-
Разработка алгоритма идентификации объекта сложной структуры, исследование устойчивости, скорости сходимости и робастности алгоритма с учетом реальных ограничений на техническую реализацию.
-
Разработка алгоритма адаптивной цифровой коррекции асимметрии основного инструментального измерительного блока квадратурного разложения СВЧ радиосигналов.
5. Разработка адаптивных идентификаторов параметров
радиокомпонентов на пьезоэлектрической пластине на промежуточных
этапах межоперационного контроля в виде контроллеров-конструкторов
на однокристальных ЭВМ.
Методы исследования : используются методы пространства состояний, модуляционно-интегральных преобразований, функционального и тензорного анализа, численные методы и математическая статистика, быстрые алгоритмы цифровой фильтрации сигналов, современная теория идентификации адаптивных систем управления.
Научная новизна :
1. Синтезирован оптимальный по быстродействию и сложности
технической реализации адаптивный цифровой фильтр с перестройкой
постоянной времени фильтра в реально,м масштабе времени.
2. Предложен и экспериментально проверен алгоритм идентификации
модуляционных систем сложной структуры за счет декомпозиции
идентифицируемой модели относительно реперной точки огибающей
импульсной переходной функции модуляционной системы на два
кусочно-линейных агрегата меньшей размерности.
3. Показана возможность цифровой коррекции асимметрии
измерительных каналов БКР по результатам параметрической
идентификации, значительно улучшающей их точность.
4. Предложены адаптивные идентификаторы параметров пьезоэлемента в технологическом процессе изготовления.
Практическая ценность результатов :
1. Предложенная инженерная методика конструирования адаптивных
идентификаторов АСУ ТП нашла применение на промежуточных этапах
межоперационного технологического контроля, в диагностике и
прецизионном измерении параметров радиокомпонентов на
пьезоэлектрической подложке.
2. Предложена техническая реализация локальных адаптивных
идентификаторов на базе микроконтроллера на однокристальной ЭВМ,
опытно-конструкторская разработка рекомендована для промышленного
применения в электротехнической и радиотехнической промышленности.
3. Предложен и экспериментально апробирован алгоритм
параллельной структуры адаптивной идентификации и цифровой
коррекции асимметрии квадратурных каналов обработки СВЧ
модулированных радиосигналов, который полезен в задачах
проектирования многоканальных оптимальных радиотехнических систем
с адаптивными фазированными решетками.
4. Созданы универсальные агрегированные модели для декомпозиции
сложных пространственно распределенных объектов на
пьезоэлектрической подложке во временной области и разработаны
алгоритмы и,программное обеспечение параметрической и структурной
идентификации объектов. Их применение в учебном процессе позволяет
улучшить подготовку специалистов для инженерной практики
конструирования и применения АСУ реального времени.
Реализация результатов :
1. Разработанный макет адаптивного идентификатора параметров
пьезоэлемента непосредственно в технологической .среде в виде
автоматизированного стенда для непрерывного прецизионного
измерения параметров пьезоэлементов в термокамере "Динар-М" для
технологии испытаний надежности радиокомпонентов внедрен в НПО
"ЭЛТО" для технологии испытаний надежности радиокомпонентов, что
подтверждается актом внедрения результатов НИР и ОКР.
2. Разработанный ГОШ "Адаптивная идентификация динамики систем"
внедрен в учебный процесс на кафедре АСОИ и У Таджикского
Технического Университета в цикле лабораторных работ, о чем имеется соответствующий акт.
-
Разработанное устройство для контроля собственной частоты пъезоэлемвнта в технологическом процессе изготовления подтверждено положительным заключением экспертизы заявки на получение патента на изобретение РФ.
-
Разработанное устройство для контроля частоты и добротности пьезоэлемента в технологическом процессе изготовления оформлено для экспертизы на получение патента РФ.
Апробация работы : Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной студенческой научно - технической конференции "Автоматизация проектирования и конструирования в электронном машиностроении" (г.Москва, МИЭМ 1988г.), Международной молодежной научно-технической конференции "Актуальные проблемы информатики, управления, радиоэлектроники и лазерной техники" (Москва 1989г.), Научно практической конференции преподавателей, посвященной итогам научной деятельности университета (г.Душанбе, ТТУ 1994г.), Международной научно-практической конференции "Научно-технические нововведения и вопросы охраны окружающей среды" (г.Худжант 1996г.)
Публикации : Основные результаты исследований опубликованы в 8 научных работах.
Структура и объем работы : Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 151 наименований и двух приложений. Диссертация изложена на 187 страницах основного текста, содержит 66 рисунков и 9 таблиц.
