Файл: Тарушкина Л.Т. Статистическая оценка параметров управляемых систем с помощью ЦВМ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.07.2024

Просмотров: 98

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ляемый формулой (V.9). Пусть bik(k=l,

г)

неизвестные

па­

раметры, входящие в функцию интенсивности

S (t)

процесса V,

(t),.

qv» = (& а> • • •. М -

Реализация процесса V (I) представляет собой сумму реали­ заций двух процессов X (/) и Y (t), значения которых известны,

снеизвестным параметром hi (£).

 

Для

статистического

оценивания

неизвестных параметров

qvi,

h[

(£) по массивам

статистических

данных

RA. = (X (tQ),

. .

.,

X

(*,„)),

Ry = (У(t0),

. . .,

Y (tm))

 

перейдем

к процессу

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$(t)

=

\v(t)dt

 

+

V(0),

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

имеющему независимые

приращения.

 

 

 

 

 

Статистическое оценивание будем производить с применением

неравенства Чебышева.

Для этого образуем случайные величины

 

 

 

 

z.(0)

= 17.(0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(V.18)

 

 

 

 

(k=

1,

т).

 

 

 

 

 

Составим статистики (11.38), где в качестве значений z, сле­

дует взять величину

z/(^; ) (/

=

0,

1, т),

при этом значение

пара­

метра s, входящего в формулу (11.38), примем равным двум.

Согласно формуле (11.42) определим функционал V 2 .

Найдем минимальное значение функционала V2 относительно параметров qvi, hi (£). Пусть допустимая точность в оценивании указанных параметров задается величиной &i f , входящей в нера­ венство (V. 11).

Если

 

 

 

min

V 2

< е г / ,

<7v*. h'( (I)

 

тогда наилучшими оценками

в

смысле среднего квадратического

будут те значения параметров

qvi, hi (£), при которых функционал

принимает минимальное значение.

 

Если1

 

 

 

min

V2

^

ги,

qvi,h\(l)

 

 

 

то для статистического оценивания параметров qvc, hi (£) следует увеличить массивы статистических данных.

Выбор минимального массива статистических данных, начиная с которого следует уточнять параметры qvc, hi ( t ) , производится так же, как и в случае оценивания функции интенсивности вход­ ного воздействия, если определена априорная функция интенсив-

Ю*

Н 7


иостн для ошибки AY (t). В противном случае дать рекомендации по выбору минимального объема массива статистических данных можно лишь используя результаты моделирования системы управ­ ления на стадии ее проектирования.

При одновременном оценивании функций интенсивностей Qt

(t),

R (t) в

функционале

(V. 15) решения dk будут

содержать в

себе

оценки,

относящиеся

к уточнению априорных

значений функций

интенсивностей Q (t), R (i).

Контроль за параметрами, входящими в моменты распределе­ ния случайных воздействий. Предположим, что априорные зна­ чения функций интенсивностей Q (() и R (t), входящих в корре­ ляционные функции (V.3), (V.4), уточнены с требуемой точностью

на промежутке времени [О, Тх], Тх <

Т. Тогда

на промежутке

Х, Т] уточнять априорные значения

функций

интенсивностей

не следует, так как условия, накладываемые на статистическое оценивание по точности, выполнены. В этом случае на промежутке времени ъ Т] в системе управления целесообразно ввести контроль, с помощью которого с заданной вероятностью, можно утверждать, что на промежутке времени, равном г, Т], моменты распределения процессов W (0 и V (t) соответствуют уточненным моментам распределения.

Контроль за параметрами, входящими в моменты распределег ния процесса Wc (f), проведем алгоритмически путем проверки гипотез. Для этого рассмотрим одно из следующих распределений:

1)

распределение

хи-квадрат

с

использованием

стати­

стики

(V.14);

 

 

 

 

 

2) распределение Стьюдента с применением, например, ста­

тистики

 

 

 

 

 

 

 

* ( 0

)

;

(V.19)

3) распределение Фишера с использованием, например, ста­ тистики

 

—1

2k+l)

(V.20)

Здесь моменты времени ti удовлетворяют условию

значения величин Z [ определяются

по формулам (V. 10).

В качестве примера построения контроля за значениями пара­ метров, входящих в моменты распределения процесса W\ (t), возьмем статистику (V.14). Зададим величину р\ характеризую­ щую ошибку первого рода в проверке гипотезы: случайные вели­ чины zt (tj) (j = 0, I , г) нормально распределены и имеют мате­ матическое ожидание, равное нулю, и дисперсию, равную единице.

148


В качестве численных значений величины Р возьмем числа 0,10; 0,05. Используя табличные значения для распределения хи-квад­

рат,

при

заданной величине (3 и числе степейей свободы, равном

/•—

1, определим значение %р-

Если для

реализации

процесса

W[

(t) на

промежутке времени,

равном ъ

Т2], где

Т2 ==s Т,

выполняется

неравенство

 

 

 

 

 

 

X <5Ср.

 

 

тогда с вероятностью

1 р значения параметров,

определяющих

моменты

распределения

процесса Wt (t) на

промежутке времени

[0, 7\], остаются верными и на промежутке

и

Т2].

Аналогично осуществляется контроль с помощью статистик

(V.19),

(V.20).

 

 

 

 

Контроль за параметрами процесса Vt (t) проводится так же,

как и для

процесса

Wt

(t).

 

 

23. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УГЛОМ РЫСКАНИЯ

Уравнение движения. Рассмотрим систему управления, в кото­ рой с помощью корректирующих устройств и управляющей ЦВМг осуществляется сигнал компенсации внешнего случайного воз­ действия (рис. 10). Входом в звено управляющая ЦВМ2— испол­ нительный орган является сигнал W (t), характеризующий ве­ личину ошибки, полученной при компенсации внешнего возму­ щения, i|> (t) — угол рыскания.

Движение рыскания объекта управления, характеризующее колебания продольной оси по отношению к вектору скорости, опи­

сывается уравнением вида [13]

 

 

 

 

 

 

 

 

•'

(p? +

alP

+ a2)4>(t) +

ubHt),

t) =

W(t),

р =

± ,

(V.21)'

где

аи

а2

известные постоянные;

и (i|> (t),

f)

управляющее

воздействие, вырабатываемое

ЦВМ2.

 

 

 

 

 

 

 

Наблюдаемой координатой, зависящей от угла рыскания,

является

сигнал

обратной

связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х =

/г (г|>) +

V (t),

'

 

(V.22)

где

h—некоторая

дифференцируемая

функция;

V (t)

слу­

чайная помеха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предположим,

что W (t),

V (t)

— процессы,

образующие

бе­

лый шум, а именно, процессы с нормальным законом распреде­ ления, нулевым математическим ожиданием и корреляционной функцией

MW (t) W (s) = Q (0 б {t— s), MV (0 V (s) = R {t) б (t— s),

где б — дельта-функция Дирака.

Н 9



Будем предполагать, что функция интенсивности

R, (t)

помехи

в обратной связи известна; функция интенсивности

Q (t)

ошибки

компенсации неизвестна,

причем

задана ее аналитическая

струк­

тура,

содержащая неизвестные

параметры.

 

 

 

В

начальный момент

работы

системы

управления при t = О

известны априорные значения начальных

данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(V.23)

 

КУ

w

цвм2

и

ио

 

 

 

 

 

 

 

ЦВМ,

 

 

 

ОС

 

 

Рис. 10. Цифровой комплекс

по выработке угла

рыскания:

 

КУ — корректирующее

устройство; ИО — исполнительный орган; ОС — звено

обрат­

ной связи; ЦВМХ

управляющая

ЦВМ по выработке сигнала

компенсации; ЦВМ, —

управляющая

ЦВМ по выработке

закона

управления

углом рыскания

 

Требуется

построить

управление

и = и (I), I), так, чтобы

минимизировать

функционал

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

(V.24)

 

 

I = JM№(t)-f(t)]*dt,

 

 

 

о

 

 

 

 

где / (t) — известная функция,

характеризующая заданный

угол

рыскания.

 

 

 

 

 

,

 

Идентификация функции интенсивности. Измеряемыми коор­ динатами объекта управления являются ошибки компенсации, представляющие собой белый шум, а также сигнал обратной связи. За время работы системы управления, равное Т, ошибки компен­ сации образуют в ЦВМ о массив статистических данных Rw = = IW(0), Wit,), . . ., W(tm)].

Для построения оптимального закона управления системой произведем по массиву статистических данных оценки функции интенсивности Q (t) процесса W (i). Предположим, что аналити­ ческая структура функции интенсивности имеет вид

Q (t) = [bxt + М Я 1 В + Q0 ,

где bt (i — 1, 2) — неизвестные параметры, при этом известно дискретнсе множество значений Г,- =-\Ьп-\ (/ = 1, pt), кото­ рое может принимать неизвестный параметр bt:

150