Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Современный этап развития теории и практики автоматического управления характеризуется повышением требований к качественным показателям систем управления. Это обстоятельство, а также высокие темпы проектирования и ввода в действие систем, как и усложнение управляемых объектов, приводят к тому, что одной из ключевых проблем становится управление динамическими объектами в условиях неопределенности.
Адаптивный подход к решению широкого класса технических задач оказался эффективным, презде всего, с экономической точки зрения. Предварительное получение экспериментальных чанных с помощью сложной измерительной аппаратуры оказалось Золее дорогостоящим, чем реализация сколь угодно сложных алгоритмов адаптивного управления в вычислительном комплексе збьекта. Кроме того, в ряде случаев проведение специальных экспериментов для предварительной обработки информации об объекте принципиально невозможно, что обусловлено спецификой определенных технологических процессов. Но даже в слу-іае, когда построение модели вне контура управления возможно в принципе, дрейф параметров объекта может привести к то-іу, что модель устареет даяе до того, как она будет поетрое-ja. Поэтому в условиях нестационарности характеристик обьех-га адаптивный подход к построению системы управления оказывается тем более оправданным.
Построение дискретной адаптивной системы управления ди-іамическим объектом предусматривает, во-первых, выбор струк-руры регулятора с неизвестными параметрами. Оценивается ств-гень нелинейности объекта, степень идентичности модели дан-юму объекту и экономическая эффективность работы системы. 1а следующем этапе производится выбор алгоритма настройки гараметров регулятора - в системах управления с эталонной юделью, либо - оценки параметров объекта - в самонастраива-хдихся системах.
Заключительной стадией является исследование сходимости гспользуемых алгоритмов. Как с теоретической, так и с практической точки зрения становится актуальной проблема построения эффективных алгоритмов сценки параметров в реальных ус-ювиях в обстановке случайных помех и входов, не являющих-
- г -
ся, в общем случае, гауссовсюош.
Дяя класса финитных распределений помехи представляет интерес построение достаточно простых (по количеству операций за такт близких к известному алгоритму Качмажа) алгоритмов оценивания параметров линейного объекта с зоной нечувствительности. Эти алгоритмы обладают высоким быстродействием я хорошо работают в условиях помех указанного типа. Источником таких помех могут быть, например, погрешности измерения датчиком заданного класса точности отклика объекта. Сходимость алгоритмов указанного типа достигается не за счет уменьшения шага, как в алгоритмах стохастической аппроксимации, а за счет выбора нелинейной характеристики алгоритма. Такие алгоритмы имеют содержательную интерпретацию в терминах систем целевых неравенств, что позволяет применять их в системах автоматической стабилизации с заданными допусками на регулируемые переменные. В условиях независимых входных переменных алгоритмы указанного типа гарантируют сходимость в ограниченную область пространства параметров, а при некоторых дополнительных ограничениях на плотность распределения помехи - сильную состоятельность получаемых оценок. Если же условие независимости входов не выполняется, в общем случае нельзя гарантировать скодимость в среднеквадра-тическом смысле оценок такого типа. В этой связи представляется актуальным построение модифицированных алгоритмов с зоной нечувствительности,позволяющих получать сильно состоятельные оценки параметров объекта для широкого класса коррелированных входов.
Целью диссертационной работы является разработка к исследование аффективны* алгоритмов идентифдаацки линейных объектов в условиях ограниченных случайных зозмучешій на исхода и коррелированных входов, ооеспечиваядах сальную состоятельность оценок параметров и высокую скорость сходимости
Катода нссладсхшяая. Исследования, проводиыыа в работе, основаны на комплексном использований уатолов к результатов теории адаптивного управления, теории вероятностей, математической статистики, теории мартингалов, теорхш матриц.
Еергаая всззззга состоит
- в разработке іюдаЗишгровашііїх Б-Егор--т*ов о зоной не-
чувствительности идентификации линейных статических объектов с ограниченной помехой для широкого класса коррелированных входов;
в разработке алгоритмов с зоной нечувствительности идентификации линейных объектов с использованием пробных сигналов специального вида в канале регулирования;
в разработке модифицированных алгоритмов с зоной нечувствительности идентификации линейных динамических объектов с ограниченной помехой;
в исследовании асимптотических свойств алгоритмов и получении в явном виде соотношений для оценки скорости сходимости.
Практическая ценность.
Разработанные алгоритмы'идентификации линейных объектов с ограниченной помехой и коррелированными входами эффективно применяются, в частности, в системах управления технологическими процессами в химическом производстве. Примером может послукить идентификация процесса синтеза магнетита в каскаде реакторов идеального смешения непрерывного типа. Простые рекуррентнтные соотношения, реализующие представление алгоритмов, не требующие большого объема оперативной памяти, высокая скорость сходимости и малая чувствительность к сшибкам измерений обусловили существенное удобство использования етих алгоритмов инженерами и технологами и эффективность при решении практических задач.
Результаты диссертации использованы в ходе работы по научно-исследовательским темам "Разработка теории и алгоритмов проектирования автоматизированных систем управления производственно-технологическими объектами на основе методов идентификации, адаптации и имитационного моделирования"; "Разработка теории идентификации, имитационного моделирования и управления многомерными автоматизированными технологическими комплексами (АТК)" (Номер Госрегистрации 01.92.0017926), а такяе по ряду прямых хозяйственных договоров на создание научно-технической продукции.
Внедрение.
Разработанные в диссертационной работе алгоритмы идентификации реализованы в виде отдельного модуля в программно -
техническом комплексе исследования процесса синтеза высокодисперсного магнетита на Редкинском опытном химическом заво де. Экономический аффект от внедрения полученных результатов составляет 220 тысяч рублей в год в ценах 1990 года.
Апробация работы.
Основные результаты работы обсуждались на научных семинарах в Институте проблем управления, на Всесоюзном совещании по проблемам управления (г:Алма-Ата„ 1986 г.), на конференции молодых ученых и специалистов Института проблем управления (1986 г.).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 82 наименований и приложений. Объем основного текста диссертации - машинописных страниц, 16 рисунков. Приложение включает страниц.