Программное обеспечение конечно-частотной идентификации и адаптивного управления

УДК 681.3.068(03)
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
КОНЕЧНО-ЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
И АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
МНОГОМЕРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
А.Г. Александров
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Россия, 117997, Москва, Профсоюзная, 65
E-mail: alex7@ipu.rssi.ru
Ю.Ф. Орлов
Электростальский политехнический институт (филиал)
Московского государственного института стали и сплавов
(технологического университета)
Россия, 144000, Московская область, Электросталь, Первомайская, 7
E-mail: misis@elsite.ru
Л.С. Михайлова
Электростальский политехнический институт (филиал)
Московского государственного института стали и сплавов
(технологического университета)
Россия, 144000, Московская область, Электросталь, Первомайская, 7
E-mail: misis@elsite.ru
Ключевые слова: программное обеспечение, идентификация, адаптивное управление, частотный подход, многомерные системы.
Key words: software, identification, adaptive control, frequency domain approach, MIMO systems.
Работа посвящена МАТЛАБ-приложениям «Конечно-частотной идентификации» и «Частотного адаптивного управления», разработанным на основе конечно-частотного метода. Предназначены они для моделирования процессов идентификации и адаптивного управления объектами, статистические свойства внешних возмущений и помех измерений которых неизвестны, а сами возмущения и помехи являются произвольными ограниченными функциями. Приводится пример идентификации реального физического объекта.
SOFTWARE OF FINITE-FREQUENCY IDENTIFICATION AND ADAPTIVE CONTROL OF MULTIVARIABLE PLANTS / A.G. Alexandrov (Institute of Control Sciences, 65, Profsoyuznaya, Moscow, 117997, Russia, E-mail: alex7@ipu.rssi.ru), Yu.F. Orlov, L.S. Mikhailova (Elektrostal Department of Moscow Steel and Alloys Institute (Technological University), 7, Pervomayskaya, Elektrostal, Moscow Region, 144000, Russia, E-mail: misis@elsite.ru. In this paper MATLAB toolboxes "Finite-frequency identification" and "Frequency adaptive control" are proposed. They serve for a simulation of the identification and adaptive control of a plant in presence of an unknown but bounded disturbance. The example of identification simulation of a real multivariable plant is given.
1. Введение
В теории идентификации и адаптивного управления, в зависимости от предположений о внешних возмущениях и помехах измерений, можно выделить два направления.
В первом из них, возмущения и помехи отсутствуют либо являются случайными процессами типа «белый шум». Это направление имеет большую историю и во многом связано с методами наименьших квадратов [1].
На практике указанные предположения о возмущениях и помехах часто не выполняются. Поэтому, в последние десятилетия развивается второе направление, в котором возмущения – неизвестные, ограниченные функции. Для этого случая известны, в частности, метод рекуррентных целевых неравенств [2] и конечно-частотный метод [3].
Программное обеспечение первого направления сосредоточено в основном в системе МАТЛАБ [4], где имеются два расширения: «System Identification Toolbox» и «Frequency Domain Identification».
Пакет АДАПЛАБ [5] содержит программное обеспечение конечно-частот-ного метода. Пакет предназначен для моделирования процессов идентификации и адаптивного управления с целью определения параметров алгоритмов (частот и амплитуд испытательного сигнала, длительности фильтрации и т.д.) конечно-частотного метода. При этом используется предполагаемая модель объекта управления (управляемого процесса), в которой сосредоточены знания технолога об управляемом процессе. Пакет охватывает объекты с одним входом и одним выходом. Программы пакета подключены к системе ГАММА-2PC [6].
Недавно были получены алгоритмы конечно-частотной идентификации и адаптивного управления [7], [8], [9] многомерных объектов. Настоящая работа посвящена программному обеспечению в системе МАТЛАБ (МАТЛАБ-расши-рению) конечно-частотного метода для многомерных объектов. Разработан ряд новых МАТЛАБ-функций (команд), используя которые построены директивы: «Конечно-частотной идентификации» и «Частотного адаптивного управления» (директива – это программа, состоящую из трех частей: интерфейса, расчетной части и протокола исходных, промежуточных данных и результатов и позволяющая решать точно описанный класс задач автоматического управления или идентификации.
2. Конечно-частотная идентификация
MATLAB-приложение «Конечно-частотной идентификации» в настоящей работе представлено директивой M111: «Идентификации непрерывных объектов». Для описания этой директивы рассмотрим полностью наблюдаемый линейный стационарный объект, в пространстве состояний описываемый уравнениями
(1) , , ,
|