Идентификация и диагностика систем
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ть как контролируемые, так и неконтролируемые. Выходные величины, по которым ведется управление, носят название управляемых или регулируемых величин. Обычно регулируемые величины в той или иной степени характеризуют качественные показатели процесса в управляемом объекте.
В общем случае объект управления (ОУ) может быть представлен схемой, показанной на рис.1.
Рис.1.
Здесь совокупность управляющих воздействий или параметров обозначена вектором ={U1, U2,тАж.., Um}, контролируемых внешних воздействий или параметров - вектором ={x1, x2,..., xl}, неконтролируемых внешних воздействий или параметров - вектором ={f1, f2,тАж, fk}, выходных управляемых величин или параметров - вектором ={у1, у2,тАж., уn}.
Если объект характеризуется одним входным управляющим параметром и одним выходным управляемым параметром, т.е. векторы и имеют по одной координате, то объект называется односвязным. Такой объект может быть представлен схемой, показанной на рис.2. В нашем случае входным управляемым параметром является напряжение, а выходным управляемым параметром - температура исследуемого термоэлектрического объекта.
Рис.2.
Аналитическое определение динамических свойств объекта управления по конструктивным и физическим данным часто является чрезвычайно сложной задачей. В таких случаях обращаются к идентификации объекта по экспериментальным данным.
Вопросы, связанные с идентификацией и оцениванием параметров динамических объектов, относятся к числу основных в теории и практике автоматического управления.
В общей постановке различают две задачи идентификации: непараметрическую, когда требуется определить структуру и оценить параметры передаточной функции (ПФ) объекта, и параметрическую, когда нужно при известной структуре ПФ объекта оценить её параметры.
К числу широко распространенных относятся следующие методы идентификации объектов:
идентификация в режиме нормальной работы, осуществляемая путем использования совместно с объектом его настраиваемой модели, параметры которой подбираются сообразно с некоторым алгоритмом настройки по входным воздействиям и выходным величинам объекта;
идентификация, реализуемая подачей на вход объекта тестовых сигналов (ТС) с заданными характеристиками и анализа соответствующих реакций (процессов) на выходе объекта.
Метод идентификации с использованием тестовых сигналов непараметрический, поскольку не требует задания в явной форме конечномерного вектора параметров при поиске описания исследуемого объекта, что во многих случаях весьма важно на практике, например, при идентификации объектов типа черного ящика.
В известных разновидностях метода идентификации с использованием тестовых сигналов в качестве входных воздействий с заданными характеристиками применяются следующие сигналы: детерминированные апериодические (импульсные, ступенчатые, или иной формы) или периодические определенной формы (например, синусоидальные); случайные (например, белый шум). Процессы на выходе объекта могут обрабатываться методами временного, гармонического (частотного), корреляционного (спектрального) анализа.
По характеру применяемого анализа реакций исследуемого объекта на тестовые сигналы, указанные разновидности метода можно разделить на две группы. К первой группе относятся разновидности, основанные на временном анализе, ко второй остальные, называемые частотными. По сравнению с частотами, временные методы с использованием детерминированных тестовых сигналов часто намного проще и удобнее во многих случаях практического применения. В настоящей работе используется временной метод.
Описание эксперимента по снятию временной характеристики
В данной работе была проведена идентификация по временным характеристикам реакции объекта на скачкообразный входной сигнал 1(t) (зависимость изменения температуры термоэлектрического устройства). Как было отмечено выше, различные термоэлектрические устройства находят в настоящее время широкое применение благодаря своим достоинствам. Их работа основана на эффекте Пельтье. В настоящей главе рассматривается идентификация термоэлектрического термостата, работающего в диапазоне температур от -50 до + 25 С. Для снятия временных характеристик исследуемого объекта был использован стенд рис.3.
Рис. 3. Блок-схема стенда для снятия временных характеристик термоэлектрических объектов.
В состав стенда входят следующие приборы и устройства:
- Блок питания и управления термостатом.
- Блок питания и управления нагрузочным элементом.
- Прецизионный электронный термометр DTI-1000.
- Персональный компьютер IBM PC.
- Исследуемый объект (термоэлектрический термостат).
Микропроцессорный цифровой термометр соединен с персональным компьютером с помощью интерфейсного кабеля RS-232С. Роль датчиков температуры выполняют платиновые терморезисторы, установленные на исследуемом объекте. Цифровой термометр позволяет одновременно обрабатывать данные с двух датчиков и индицировать температуру на ЖК-дисплее. В данном термометре также предусмотрена возможность передачи информации в цифровом виде с датчиков на персональный компьютер. Результаты измерений фиксируются в виде таблицы и графиков, кроме того, могут непосредственно сохраняться в текстовом файле.
Блок управления и стабилизации температуры термостата состоит из блока питания, блока измерения и индикац?/p>