The frequency method for optimal identification of close-loop system elements

Abstract

EN: Context. The article is devoted to overcoming the contradictions between the assumptions adopted in known methods of closed-loop control system identification and the design and conditions of its operation. The article presents a new method of identifying the transfer functions matrix of a two-level closed-loop control system element, which functions under the conditions of multidimensional stationary centered random influences. Objective. The purpose of the study, the results of which are presented in this paper, is to extend the indirect identification method to the case of estimating one of the two-level closed-loop control system elements’ dynamics model based on passive experiment data. Method. To solve the optimal identification problem, a variational method for minimizing the quality functional on the class of fractional-rational transfer function matrices was used. Results. As a result of the research, the identification problem formulation was formalized, the rules for obtaining experimental information about the input and output signals were determined, the rules for identifying the transfer functions matrix of a two-level closed-loop control system element, which minimizes the sum of the variances of identification errors in the frequency domain, and the verification of these rules was carried out. Conclusions. Justified rules allow to correctly determine transfer functions matrices of the closed-loop systems selected element when fulfilling the defined list of conditions. The closed-loop systems control paths signals analysis proves the possibility of the effect of changing these signals statistical means, even under conditions of only centered stationary input influences actions on the system. Based on this, the further development of research can be aimed at overcoming such effects. UK: Актуальність. Стаття присвячена подоланню протиріч між припущеннями, прийнятими при формулюванні методу ідентифікації, та конструкцією і умовами функціонування замкненої системи керування. У статті здійснено приведення архітектури дворівневої замкненої систем керування до структурної схеми, яка має дві частини. Перша частина поєднує у собі головний контролер та систему зв’язку з головними сенсорами. Друга частина складається з локальної систему керування, кінематичної ланки та головних сенсорів. Мета роботи. Метою дослідження, результати якого представлені у цій статті, є поширення дії непрямого методу ідентифікації на випадок оцінювання моделі динаміки головного контролера дворівневої замкненої системи керування за даними пасивного експерименту. Метод. У статті використано метод ідентифікації в частотній області багатовимірних стохастичних систем стабілізації рухомих об’єктів з довільною динамікою. Початкова інформація про зміни сигналів «вхід-вихід» отримана за даними пасивного експерименту під час натурних випробувань, яка спотворена недосконалістю вимірювальних приладів та системи реєстрації. Результати. Визначено новий метод ідентифікації елементів дворівневої замкненої системи керування, яка функціонує в умовах дії багатовимірних стаціонарних центрованих випадкових впливів. Висновки. Обґрунтовані правила дозволяють коректно визначати матриці передатних функцій обраного елемента замкненої системи при виконанні визначеного переліку умов. Проведений аналіз сигналів контурів керування замкнутими системами доводить можливість існування ефекту зміни цих сигналів статистичними засобами навіть за умов дії на систему лише зосереджених стаціонарних вхідних впливів. Виходячи з цього, подальший розвиток досліджень може бути спрямований на подолання таких ефектів.