3.1 Структурный синтез модели.

Цельэтогоэтапа — определение структуры W объекта управления. Например, кате­гории линейности, статичности, детерминированности, дискретности и т. д. являються структурними категориями. Так, линейная ста­тичная непрерывная детерминированная структура однозначно оп­ределяет следующий вид F:

y = c1 +…+ cn+1 xn+ cn+2 u1 +…+ cn+m+1 um

причем на стадии структурного синтеза конкретне значения па­раметров c1,…,cn+m+1 пока не важны (здесь k=n+m+1), важен лишь вид зависимости F. Сам по себе структурный синтез модели является сложным и многоэтапным процессом. Он подразделяется на следующие подэтапы:

определение входов и выходов объекта, т. е. синтез модели на уровне «черного ящика»;

экспертное ранжирование входов и выходов объекта;

декомпозиция модели;

выбор структурних элементов модели.

Здесь экспертный метод решения этих задач является основным.

3.2 Параметрический синтез модели.

Данный етап связан с определением параметров С = (с1, . . ., с1) модели

Y = F(Х, U, С),

Где выбранная на предыдущем этапе структура W отражена в модельном операторе F, а параметры С вынесены в аргументы.

Для определения параметров С модели, очевидно, не обходимо кметь информацию о поведении входов X, U и выхода Y объекта. В зависимости от способа получения этой информации различают два подхода - идентификацию и планирование эксперимента с объектом.

3.3 Идентификация

Идентификация параметров модели F объекта связана с оценкой численных значений искомых парамет­ров в режиме нормального функционирования объекта, т. е. без организации специальных воздействий на него. Исходной инфор­мацией для идентификации являются структура W и результаты наблюдений за поведеним входа Х(t) и выхода У(t) объекта при еговзаимодействии со средой. Таким образом, пара

I(t) = <X(t) , Y(t) > (0 )

полученная в режиме нормального функционирования объекта, является основным источником информации при идентификации.

Однако не все входы объекта (X и U) изменяются в процессе его нормальной эксплуатации. Так, наверняка, не изменяются те параметры из U, на которые не влияет состояние среды. Для выяс­нения зависимости выхода объекта Y от параметров такого рода необходимо преднамеренно их варьировать, т. е. необходим экспе­римент с объектом. Однако всякого рода эксперименты нарушают режим нормального функционирования объекта, что всегда неже­лательно. Поэтому эксперимент, который нельзя избежать, сле­дует проводить, минимально возмущая объект, но так, чтобы полу­чить максимальную информацию о влиянии варьируемых парамет­ров па выход объекта, что проводится на следующем этапе.

3.4 Планирование эксперимента.

Синтезируется план эксперимента, позволяющего при заданных ограничениях с максимальной эффективностью определить параметры С модели объекта управления. Например, для статического объекта этот план представляет собой набор состояний управляемого входа объ­екта , принадлежащих заданной допустимой области варьирования; в них определяется выход объекта , т.е. . Полученные N пар являются исходной информацией для определения па­раметров С модели.

Следует отметить, что в процессе проведения экспериментов на объекте в связи с получением новой информации могут изме­ниться представления о структуре модели (например, первона­чальная гипотеза о линейности модели сменится на нелинейную). Это обстоятельство заставляет снова обращаться к структурному синтезу, точнее, вводить коррекцию структуры модели. Сказанное несколько «размывает» понятие этапа планирования эксперимента, распространяя его и на процессы выбора и коррекции структуры. Полученная на последних двух этапах модель является исходной для процесса синтеза управления.

Синтез управления. Этот этап связан с. принятием ре­шения о том, каким должно быть управление U, чтобы при сло­жившейся ситуации S и имеющемся ресурсе R достигнуть задан­ной цели управления Z* в объекте. Это решение опирается на имеющуюся модель объекта F, заданную цель Z*, полученную ин­формацию о состоянии среды X и объекта Y, а также ресурсы R управления, которые представляют собой ограничения, наклады­ваемые па управление U в связи со спецификой объекта, и возможностями системы управления. Синтез управления сводится к ре­шению вариационной задачи, которую получают из (0.11) путем соответствующих преобразований.

Полученное управление должно быть оптимальным с точки зре­ния целей управления. Оно представляет собой программу изме­нения управляемых параметров во времени

(0.19)