Моделирование - это получение сигналов (экспериментальных данных) по известной модели системы.
Идентификация - это получение характеристик системы по известным экспериментальным данным.
Идентификация может быть параметрической, когда определяются значения параметров модели, при которых при моделировании на выходе сформируется достаточно близкий к известному сигнал.
В случае если неизвестны ни параметры, ни структура системы, применяется непараметрическая идентификация.
Идентификация параметров одномерных объектов во временной области с использованием фильтра Калмана в продукте Acsocad
Получение экспериментальных данных
Если имеется реальный физический объект, к которому подключены датчики, фиксирующие протекающие в объекте процессы, то исходными данными для идентификации будет являться набор "время значение_входа значение_выхода", сохраненный, например, в *.d файле.
Если исследование производится на модели, то исходными данными являются либо выведенные и сохраненные на одном графике сигналы входа и выхода объекта, либо вывод входного и выходного сигнала в переменные рабочей области "in" и "out".
Пример исследуемого объекта представлен на рисунке.
На вход объекта поступает единичный сигнал. Также на схеме ко входному U и выходному Y сигналам добавлены сумматоры, имитирующие воздействие на них шума v1 и v2, соответственно. Значения воздействий v1 и v2 на текущем этапе принимаются нулевыми (v1=v2=0).
После выполнения моделирования необходимо вывести на один график сигналы U и Y. Их можно вывести несколькими способами - напрямую в звеньях (сумматор 1, сумматор 2), указав вывод на график № 1, либо разместить на схеме элемент "График" и подключить выходы суммторов к нему. Далее при открытии графика необходимо экспортировать данные в файл, нажав на кнопку "Данные".
Идентификация во временной области с использованием файла с данными в продукте Acsocad
После этого запускается инструмент идентификации, в котором выбирается файл с данными,
выбирается режим "ВРЕМЯ", указывается номер входного и выходного сигнала в нем (обычно 1-2 или 2-1), задается порядок передаточной функции, находящейся между получаемыми сигналами, параметры которой необходимо оценить. Если истинные значения параметров известны, то они вносятся в соответствующие ячейки таблицы строки "Истинное". Коэффициенты B являются коэффициентами числителя, а коэффициенты A - знаменателя.
Важно: старший коэффициент знаменателя после оценки всегда равен 1, поэтому при необходимости следует выполнить соответствующие преобразования.
Видео-пример создания файла с экспериментальными данными и идентификации во временной области в продукте Acsocad.
Идентификация во временной области без использования файла с данными в продукте Acsocad
Другой способ идентификации - без использования промежуточного файла и задания номера входного и выходного сигналов в файле. Для этого на схему необходимо добавить элемент "Выход подсистемы" с именем "in" и "out". После этого выполняется моделирование и сразу выполняется идентификация только по задаваемому порядку передаточной функции.
Видео-пример идентификации во временной области без создания файла в продукте Acsocad.
Идентификация параметров одномерных объектов в частотной области в продукте Acsocad
Получение экспериментальных данных
Если имеется реальный физический объект, к которому подключены датчики, фиксирующие протекающие в объекте процессы для заданной частоты, то исходными данными для идентификации будет являться набор "время значение_Re значение_Im", сохраненный, например, в *.d файле.
Если исследование производится на модели, то исходными данными являются либо выведенные и сохраненные на одном графике сигналы действительной Re и мнимой Im частей передаточной функции объекта, либо вывод Re и Im в переменные рабочей области при помощи инструмента "Анализ".
Исследуемый объект представлен на рисунке.
Получение файла с действительной и мнимой частями в продукте MathCAD
Для получения экспериментальных данных в продукте MathCAD необходимо описать передаточную функцию в частотной области и получить её действительную Re и мнимую Im части, которые вывести в файл. Пример реализации алгоритма представлен ниже.
Получение файла с действительной и мнимой частями в продукте MATLAB
Для получения экспериментальных данных в продукте MATLAB необходимо описать передаточную функцию в частотной области и получить её действительную Re и мнимую Im части, которые вывести в файл. Пример реализации алгоритма представлен ниже.
W=tf([8 4 2],[1 14 100]);
N=200;
w=linspace(0, N, N);
[re,im]=nyquist(W,w);
f = fopen('ID.PRN','w');
for i=1:N
fprintf(f,'%f\t%f\t%f\n',w(i),re(i),im(i));
end;
fclose(f);
Получение файла с действительной и мнимой частями в продукте Acsocad
На схеме выделяется звено, являющееся входом объекта, на вкладке "Анализ" нажимается "Вход: Не выбран", выделяется звено, являющееся выходом исследуемого объекта, на вкладке "Анализ" нажимается кнопка "Re(W), Im(W)", при необходимости "Конечная частота" уменьшается или увеличивается, после чего повторно нажимается кнопка "Re(W), Im(W)". После этого сформируется график, который двойным щелчком открывается на все окно и в правой панели выбирается пункт "Данные" с последующим выбором файла.
Идентификация в частотной области с использованием файла с данными в продукте Acsocad
После запуска инструмента идентификации в меню выбирается файл с данными,
выбирается режим "ЧАСТОТА", задается порядок исследуемого объекта и записываются известные параметры числителя и знаменателя передаточной функции. После этого выполняется идентификация.
Если графики не совпали, следует либо изменить конечную частоту в программе получения экспериментальных данных, либо задать ненулевые априорные значения, указав близкие к истинным значения.
Видео-пример создания файла с экспериментальными данными и идентификации в частотной области в продукте Acsocad.
Идентификация в частотной области без использования файла с данными в продукте Acsocad
Другой способ идентификации - напрямую в программе Acsocad без использования файла. Для этого выполняются все те же действия, кроме выбора и сохранения файла и его последующего открытия в инструменте идентификации.
Видео-пример идентификации в частотной области без создания файла в продукте Acsocad.
Идентификация систем в продукте Acsocad
Пример исследуемой системы представлен на рисунке.
Видео-пример идентификации системы во временной и частотной области без создания файла в продукте Acsocad.
