Метод отрицательной корреляции как эффективное средство обработки эксперимента по определению частотных характеристик объекта

Галина [Galina] Алексеевна [A.] Пикина [Pikina]; Даниил [Daniil] Михайлович [M.] Суслов [Suslov]

doi:10.24160/1993-6982-2024-2-126-133

Галина [Galina] Алексеевна [A.] Пикина [Pikina]
Даниил [Daniil] Михайлович [M.] Суслов [Suslov]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2024-2-126-133

Ключевые слова: идентификация технологических объектов, адаптивный регулятор, метод обработки зашумленных технологических процессов, планирование эксперимента, оценка точности

Аннотация

Поставлена и решена задача создания компактного, высокоточного, удобного для использования в составе адаптивного регулятора метода обработки эксперимента. Данным требованиям удовлетворяет авторский метод отрицательной корреляции, в котором используется свойство эффективной АСР, состоящее в том, что частота её собственных колебаний существенно выше частоты среза возмущающих воздействий. С учетом низкочастотности оказывается достаточным измерение всего двух ординат для оценки амплитуды колебаний и двух ординат для оценки их фазы с последующим усреднением по множеству периодов. Каждая пара разделена интервалом, равным полупериоду гармоники, и, как следствие, — сменой знака. Смена знака вызывает применение операции вычитания при усреднении по множеству вместо операции сложения и к вычитанию корреляционного момента из дисперсии помехи, и именно это сопровождается существенным снижением влияния помехи на точность оценок.

Получены аналитические выражения для абсолютных максимальных погрешностей амплитуды и фазы для заданной доверительной вероятности.

Создана процедура планирования эксперимента с получением желательной априорной информации о возмущении и свойствах системы.

Разработана программа в среде Mathcad и проведены исследования, показавшие высокую эффективность предлагаемых методов с возможностью их практического использования в составе адаптивного регулятора.

Доказано, что метод отрицательной корреляции обладает высокой эффективностью, заметно сокращая необходимое время эксперимента.

Сведения об авторах

Галина [Galina] Алексеевна [A.] Пикина [Pikina]

доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированных систем управления тепловыми процессами НИУ «МЭИ», e-mail: PikinaGM@mpei.ru

Даниил [Daniil] Михайлович [M.] Суслов [Suslov]

аспирант кафедры автоматизированных систем управления тепловыми процессами НИУ «МЭИ», e-mail: SuslovDM@mpei.ru

Литература

1. Пащенко Ф.Ф., Пикина Г.А. Основы моделирования энергетических объектов. М.: Физматлит, 2011.
2. Гельфандбейн Я.А. Методы кибернетической диагностики динамических систем. Рига: Зинаитис, 1967.
3. Монастыршин Г.И. Обработка экспериментальных частотных характеристик // Автоматика и телемеханика. 1960. Т. 21. № 3. С. 422—428.
4. Ротач В.Я. Экспериментальное определение частотных характеристик участков регулирования путем включения их в нелинейную автоколебательную систему // Известия вузов. Серия «Электромеханика и автоматика». 1958. № 4.
5. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М.: Наука, 1968.
6. Балакирев В.С., Дудников Е.Г., Цирлин А.М. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. М.: Госэнергоиздат, 1967.
7. Давыдов Н.И., Дудникова И.П., Дудников С.Г., Мельников Б.И. Методика определения частотных характеристик промышленных объектов регулирования // Теплоэнергетика. 1956. № 9. С. 35—42.
8. Goodman T.P., Reswick I.B. Determination of System Characteristic from Normal Operating Record // Trans. ASME. 1956. V. 78(2). Pp. 729—271.
9. Woodrow R.A. Closed-loop Dynamics from Normal Operating Record. Trans. Soc. Inst. Techn., 1958.
10. Zotov M.G. A Special Case of the Wiener Equation // Engineering Cibernetics. 1964. Pp. 80—85.
11. Смирнов М.А. Методы идентификации объектов управления с использованием промышленных контроллеров // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1(52). С. 98—109.
12. Буштрук Т.Н. Двухэтапная идентификация нелинейных объектов и процессов в адаптивных системах управления // Вестник транспорта Поволжья. 2019. № 1. С. 72—79.
13. Давыдов Н.И., Бояршинов Д.Г. Модельные исследования системы автоматического регулирования мощности энергоблока 800 МВт на базе его экспериментальных характеристик // Control: Сб. трудов Междунар. науч. конф. М., 2003. С. 80—88.
14. Койчу М.Б., Кондратенко В.Г., Перловский П.С., Симкин Е.Е. Динамические характеристики энергоблока 800 МВт с котлоагрегатом ТГМП-204 // Электрические станции. 1981. № 4. С. 10—16.
15. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. М.: Изд-во МЭИ, 2007.
16. Кирьянов Д.В. Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0. СПб.: БХВ-Петербург, 2012.
---
Для цитирования: Пикина Г.А., Суслов Д.М. Метод отрицательной корреляции как эффективное средство обработки эксперимента по определению частотных характеристик объекта // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 126—133. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-126-133
#
1. Pashchenko F.F., Pikina G.A. Osnovy Modelirovaniya Energeticheskikh Ob'ektov. M.: Fizmatlit, 2011. (in Russian).
2. Gel'fandbeyn Ya.A. Metody Kiberneticheskoy Diagnostiki Dinamicheskikh Sistem. Riga: Zinaitis, 1967. (in Russian).
3. Monastyrshin G.I. Obrabotka Eksperimental'nykh Chastotnykh Kharakteristik. Avtomatika i Telemekhanika. 1960;21;3:422—428. (in Russian).
4. Rotach V.Ya. Eksperimental'noe Opredelenie Chastotnykh Kharakteristik Uchastkov Regulirovaniya Putem Vklyucheniya Ikh v Nelineynuyu Avtokolebatel'nuyu Sistemu. Izvestiya Vuzov. Seriya «Elektromekhanika i Avtomatika». 1958;4. (in Russian).
5. Sveshnikov A.A. Prikladnye Metody Teorii Sluchaynykh Funktsiy. M.: Nauka, 1968. (in Russian).
6. Balakirev V.S., Dudnikov E.G., Tsirlin A.M. Eksperimental'noe Opredelenie Dinamicheskikh Kharakteristik Promyshlennykh Ob'ektov Upravleniya. M.: Gosenergoizdat, 1967. (in Russian).
7. Davydov N.I., Dudnikova I.P., Dudnikov S.G., Mel'nikov B.I. Metodika Opredeleniya Chastotnykh Kharakteristik Promyshlennykh Ob'ektov Regulirovaniya. Teploenergetika. 1956;9:35—42. (in Russian).
8. Goodman T.P., Reswick I.B. Determination of System Characteristic from Normal Operating Record. Trans. ASME. 1956;78(2):729—271.
9. Woodrow R.A. Closed-loop Dynamics from Normal Operating Record. Trans. Soc. Inst. Techn., 1958.
10. Zotov M.G. A Special Case of the Wiener Equation. Engineering Cibernetics. 1964:80—85.
11. Smirnov M.A. Metody Identifikatsii Ob'ektov Upravleniya s Ispol'zovaniem Promyshlennykh Kontrollerov. Inzhenernyy Vestnik Dona. 2019;1(52):98—109. (in Russian).
12. Bushtruk T.N. Dvukhetapnaya Identifikatsiya Nelineynykh Ob'ektov i Protsessov v Adaptivnykh Sistemakh Upravleniya. Vestnik Transporta Povolzh'ya. 2019;1:72—79. (in Russian).
13. Davydov N.I., Boyarshinov D.G. Model'nye Issledovaniya Sistemy Avtomaticheskogo Regulirovaniya Moshchnosti Energobloka 800 MVt na Baze Ego Eksperimental'nykh Kharakteristik. Control: Sb. Trudov Mezhdunar. Nauch. Konf. M., 2003:80—88. (in Russian).
14. Koychu M.B., Kondratenko V.G., Perlovskiy P.S., Simkin E.E. Dinamicheskie Kharakteristiki Energobloka 800 MVt s Kotloagregatom TGMP-204. Elektricheskie Stantsii. 1981;4:10—16. (in Russian).
15. Rotach V.Ya. Teoriya Avtomaticheskogo Upravleniya. M.: Izd-vo MEI, 2007. (in Russian).
16. Kir'yanov D.V. Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0. SPb.: BKHV-Peterburg, 2012. (in Russian)
---
For citation: Pikina G.A., Suslov D.M. The Negative Correlation Method as a Means of Effectively Processing an Experiment on Determining the Frequency Characteristics of an Object. Bulletin of MPEI. 2024;2:126—133. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-126-133