Арчакова Олександра Вікторівна. Визначення змінення властивостей об`єктів керування на основі множинного ідентифікаційного підходу

Краткое описание

Арчакова Олександра Вікторівна. Визначення змінення властивостей об`єктів керування на основі множинного ідентифікаційного підходу : Дис... канд. наук: 05.13.03 2002

Арчакова О. В.Визначення змінення властивостей об`єктів керування на основі множинного ідентифікаційного підходу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 системи та процеси керування, Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2001.
Дисертацію присвячено вирішенню задачі ранньої діагностики об’єктів керування у реальному часі та розробці методів виявлення зміни властивостей об’єктів керування в умовах апріорної невизначеності про характеристики об’єкта, сигналів та завад із використанням методу множинної ідентифікації.
Удосконалено методи виявлення розладнань, які дозволяють визначити змінення властивостей об`єктів керування. Розроблено рекурентні алгоритми оцінювання, що дозволяють вирішувати задачу виявлення зміни властивостей об’єктів у реальному часі. Розроблено різновиди алгоритмів множинної ідентифікації, доповнені вибірковою стратегією модифікації. Розроблено новий алгоритм множинної ідентифікації динамічних об’єктів. Показано, що використання рекурентних співвідношень в процедурах множинної ідентифікації приводить до досить простих оцінок для будь-якого вектора узагальнених входів.
Запропоновано процедури множинної ідентифікації для нестаціонарних об’єктів. Запропоновані алгоритми множинної ідентифікації й виявлення зміни властивостей нестаціонарних динамічних об’єктів керування призначені для роботи в реальному часі в умовах невизначеності про параметри і діючі збурення.
Розроблено пакет програм для моделювання роботи розроблених алгоритмів множинної ідентифікації.

У дисертаційній роботі наведено результати, які у відповідності з поставленою метою є вирішенням актуальної задачі розробки ефективних методів ранньої діагностики об’єктів керування у реальному часі, що дозволяє підвищити надійність і безпеку функціонування складних об’єктів за наявності різного роду апріорної і поточної невизначеності. Для вирішення проблеми був використаний метод множинної ідентифікації. У роботі розглянуто задачу виявлення змінення властивостей об’єктів керування в умовах апріорної невизначеності щодо збурень і перешкод на основі методу множинної ідентифікації. Отримано алгоритми множинної ідентифікації, що мають діагностуючі властивості, працюють у реальному часі, прості з обчислювальної точки зору і не використовують ніяких припущень щодо характеру і природи діючих на об’єкт керування збурень.
Запропоновані алгоритми можуть бути використані в задачах ранньої діагностики технічних об’єктів, що можуть бути описаними рівняннями типу псевдолінійної регресії в умовах апріорної невизначеності щодо збурень і перешкод, які діють на об’єкт керування. Отримано наступні висновки:

Розглянуто методи опису лінійних стаціонарних і нестаціонарних динамічних об’єктів. Показано, що для опису об’єктів керування зручно використовувати рівняння типу псевдолінійної регресії.

Проаналізовано три підходи до оцінювання невідомих параметрів об’єкта за наявності обмежених перешкод, перший з яких базується на методі політопів, другий заснований на введенні зони нечутливості, а третій базується на методі оптимальних еліпсоїдів. Встановлено, що в задачах технічної діагностики жоден з цих методів не є достатньо ефективним. Тому для вирішення задачі технічної діагностики необхідно розробити процедури виявлення змінення властивостей об’єктів керування, що працюють у реальному часі і досить прості з обчислювальної точки зору.

Модифіковано процедуру побудови оптимального (у смислі об’єму) результуючого еліпсоїда. Проведено аналіз властивостей розробленої процедури. Встановлені властивості дозволяють використовувати запропонований спосіб з оптимальним вибором коефіцієнта настроювання для апроксимації перетинання еліпсоїдів.
Отримано адаптивний рекурентний алгоритм множинної ідентифікації, що забезпечує максимально можливе зменшення еліпсоїда параметрів. Запропонований алгоритм містить невизначений параметр настроювання, що вибирається так, щоб обсяг результуючого еліпсоїда був мінімальним.

Розроблено рекурентній метод технічної діагностики на основі множинної ідентифікації в умовах обмежених збурень, що впливають на об’єкт керування. Алгоритм забезпечує збіжність центрів еліпсоїдів з монотонним зменшенням обсягів послідовності цих еліпсоїдів на кожному кроці. Запропонований алгоритм має діагностуючі властивості і працює без вирішення допоміжної задачі оптимізації. Обчислювальна простота і некритичність до статистичних характеристик збурень забезпечують достатню ефективність запропонованого підходу.

Запропоновано алгоритм множинної ідентифікації динамічних об’єктів. Критерій оптимізації для цього алгоритму визначений у термінах деякої верхньої границі оцінки помилки. Отримано більш простий критерій корекції алгоритму, при цьому присутність інформаційно залежного коефіцієнта корегування дає можливість алгоритму відстежувати повільні за часом змінення параметрів. Запропоновано процедуру знаходження оптимального значення коефіцієнта корекції в кожен момент часу. Запропоновано розширений алгоритм множинної ідентифікації, доповнений вибірковою стратегією модифікації. Використання рекурентних співвідношень в алгоритмі множинної ідентифікації веде до досить простих оцінок для будь-якого вектора узагальнених входів.
Запропоновано процедури множинної ідентифікації для нестаціонарних об’єктів. Такі алгоритми мають коефіцієнти корекції, що залежать від даних, які надійшли, і від структури моделі для збереження стійкості алгоритму. Запропоновані алгоритми множинної ідентифікації і виявлення змінення властивостей нестаціонарних динамічних об’єктів керування призначені для роботи в реальному часі в умовах невизначеності про параметри і діючі збурення.
Розв’язано практичну задачу виявлення неприпустимого змінення властивостей об’єкта. Розроблено систему моделювання алгоритмів, що дозволяє проводити дослідження об’єкту і вирішувати задачу виявлення змінення властивостей. Проведено імітаційне моделювання роботи розроблених алгоритмів, результати якого цілком підтверджують теоретичні висновки і працездатність розроблених алгоритмів. Виявлено неприпустиму зміну властивостей досліджуваного об’єкта. Завдяки зробленим розрахункам, досліджувана ділянка дороги була включена у план ремонтних робіт.

Крім того, розроблені методи, алгоритми і відповідне програмне забезпечення для вирішення задач ранньої діагностики можуть бути використані при проектуванні адаптивних систем керування складними об’єктами, що функціонують в умовах апріорної і поточної невизначеності про властивості об’єкта і діючих на нього збурень. Застосування розроблених засобів дозволить за рахунок істотного скорочення часу обробки інформації підвищити ефективність контролю і діагностики і на цій основі ефективність керування об’єктами різних класів.