Analog Computers

Reference / Paper

Ermittlung der Kennwerte eines Prozesses mit Hilfe selbsteinstellender Systeme

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A technical paper by Roland Konkart published under the AEG-Telefunken 'Datenverarbeitung — Analogrechner und Hybride Systeme' series, covering four methods for determining process parameters using self-adjusting (adaptive) systems: Gauss-Seidel iteration, iterative gradient, and continuous gradient methods (with both series and parallel models). The document derives the mathematical foundations for minimizing the squared-error objective function, presents analog computing circuit diagrams for each method, and works through a complete example of identifying the coefficients of a second-order system on a hybrid analog computer.

Manufacturer
Telefunken
Author
Roland Konkart
Type
Reference / Paper
Language
German
Learning track
specific applications
Pages
30
  • Telefunken
  • process identification
  • self-adjusting systems
  • gradient methods
  • hybrid analog computing

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Ermittlung der Kennwerte eines Prozesses mit Hilfe selbsteinstellender Systeme

N „ EEE <> DATENVERARBEITUNG wv Analogrechner und Hybride Systeme 7 ® Roland Konkart Ermittlung der Kennwerte eines Prozesses mit Hilfe selbsteinstellender Systeme ® INHALT wo .2. „2. 1. Begriff der Selbsteinsteliung Prozeßidentifikation nach vier verschiedenen Verfahren Gauß-Seidel-Iterationsverfahren Gradientenverfahren Iteratives Gradientenverfahren Kontinuierliches Gradienten- verfahren Prozeßidentifikation mit Hilfe eines Serienmodells Prozeßidentifikation mit Hilfe eines Paralleimodells Beispiel für die Identifikation eines Systems 2. Ordnung Identifikation mit Hilfe des Gauß- Seidel-Iterationsverfahrens Identifikation mit Hilfe des iterativen Gradientenverfahrens Identifikation mit Hilfe der kontinuier- Gradientenverfahren Vergleich der Verfahren Parameterverläufe bei der Identifi- kation eines Systems 2. Ordnung PS en Schrifttum BEGRIFF DER SELBSTEINSTELLUNG Als selbsteinstellend wird ein dynamisches System be- zeichnet, das mit seinem Eigenverhalten auf ein vorge- gebenes Verhalten hinsteuert. Ziel der Selbsteinstellung (Adaptierung) ist es, das vorgegebene Verhalten genau oder in irgend einem Sinne optimal zu erreichen. Ein System gilt dann als optimal, wenn eine vorher gewähl- te Zielfunktion Z in Abhängigkeit von den veränderbaren Parametern a (mit a = a,...a,) des Systems ein Extre- mum annimmt, Z (a) = Extremum ! PROZESSIDENTIFIKATION w NACH VIER VERSCHIEDENEN VERFAHREN Hier soll nun gezeigt werden, wie bei vier verschiedenen Verfahren die Kennwerte a (mit a = ay... a,) eines Pro- zesses mit Hilfe von Modellen gewonnen werden können. Das Problem läßt sich dabei folgendermaßen formulieren: In der den Prozeß beschreibenden Differentialgleichung (n) (n-1) ' = aly +a y t+... tay + ayy x (t) 1 +... + +a ap a,P re) sollen die Koeffizienten a aus den gemessenen Signalen x und y bestimmt werden. Es wird dabei ein Modell, das der Struktur des Prozesses entspricht, mit der Ubertragungs - funktion ap +... a,pta so abgeglichen, daß im abgeglichenen Zustand & = a wird. Für den Abgleich des Modells wird eine Zielfunktion, die z.B. der Mittelwert des Quadrates der Abweichung e sein kann, zum Minimum gemacht (Bild 1). 2.1. Gauß-Seidel- Iterationsverfahren 2.2. Gradientenverfahren 2 Z (a, t) = fe (x, t) dt = Min! Prozeß y P (a) x ’ e e? 1 2 + P —» Modell Ym M(t Bild 1: Prinzipieller Systemaufbau für die Ermittlung der Prozessparameter mit Hilfe eines Paralle!-Modells Das Gauß-Seidel-Iterationsverfahren arbeitet bei der Pro- zeßidentifizierung mit einem Systemaufbau nach Bild 1. Von den verstellbaren Modellparametern a wird bei repetierend deterministischer Anregung jeweils nur ein Parameter a; um den Wert A so lange variiert, bis © 2 . Z (a) = fe (a, t) dt aj = const. ; j # i minimal ist. Es ist also: mit m = Anzahl der Variationsschritte. So wird iterativ die Zielfunktion für jeden Parameter qa; in ein relatives Minimum gebracht. Damit erhält man mit jedem Iterationsschritt eine immer bes- sere Approximation von «aj. Beim Gradientenverfahren werden die veränderbaren Parameter a eines Systems so verstellt, dak die Zielfunktion Z = Z {a) entlang des Gradienten von Z nach a zum Minimum gemacht wird. Eine notwendige Bedingung fiir das Erreichen des Minimums e ist, daß der Gradient der Zielfunktion beim Erreichen der ' optimalen Parameter verschwindet. grad Z (a) = 0 Fiir einen Parameter ergibt sich die Ableitung zu azZ_ a da, da % (a,) a 2 mit zZ = fe dt oo wird 22. g„ Fett & da; 0 da, @ wird nun um Aq proportional zum Gradienten verstellt Aa =-h grad Z Fiir einen Parameter gilt dann entsprechend: . . nh aZ Damit wird Zlatha) = Z-hes a Oa; i=1 1 Es ist dann Z(ataa)=Z (a) Wenn die Ableitungen nicht nachbildbar oder zu- gänglich sind, dann kann so iterativ ein immer optimaleres a bestimmt werden, Sind jedoch die Ableitungen oa zugänglich, dann kann oA kontinuierlich um da; verstellt werden, so daß sich die optimalen Parameter als Summen aller Verstellungen er- geben. OZ - © de 2c = .—_ —__- .-2-h _—_ ea a; h da, a; S e de, dt 2.2.1. Iteratives Gra- dientenverfahren 2.2.2, Kontinuierliche Gradientenverfahren 2.2.2.1. ProzeßRidentifikation mit Hilfe eines Serienmodells Wie das Gauß-Seidel-Iterationsverfahren arbeitet auch das iterative Gradientenverfahren mit einem Systemaufbau nach Bild 1. Der Gradient von Z nach a muß iterativ mit Hilfe deterministischer Testsignale bestimmt werden. Jeder Parameter a; wird um einen festen Schritt A verstellt und die Wirkung dieser Verstellung auf die Zielfunktion aus- gewertet. Danach wird a; um A wieder zurückgesetzt. Aus der Wirkung der Testverstellung auf die Zielfunktion ergibt sich die notwendige Verstellung Aq für @,mit der a besser approximiert wird für einen Parameter zu Bei den kontinuierlichen Gradientenverfahren kann auf deter- ministische Testsignale verzichtet werden, da hier der Gra- dient der Zielfunktion nach den verstellbaren Parametern stetig zur Verfügung steht und nicht iterativ gebildet werden muß. Die Ableitung muß jetzt für jeden verstellbaren Parameter nachgebildet werden. Dafür ergeben sich nun für das hier formulierte Problem zwei unterschiedliche Systemanordnungen, die in den beiden folgenden Abschnitten beschrieben werden. Bei diesem Identifikationsverfahren wird dem Prozeß mit der Übertragungsfunktion 1 + + ap tr... ap ta, ein Modell mit der Ubertragungsfunktion + a je) Lo bop + eee. +b,p+b, in Serie geschaltet und dieses Gesamtsystem mit einem Pa- ralleimodell mit der Übertragungsfunktion Y 1 NM = m = p X n + bp +... b,p DB, verglichen (Bild 2). Die veränderbaren Parameter des Systems werden so nach der ¢ Gradientenmethode verstellt, daß die Zielfunktion minimisiert wird. Im abgeglichenen Zustand kompensiert dann „der Zähler des Modells den Nenner des Prozesses. Es ist dann Prozeß Y Ys P (a) Ms (#) o> 6 Bild 2: Prinzip der Prozessidentifikation mit Hilfe eines Serien- modells Die zur selbsttätigen Ausführung dieses Abgleiches benötigten Ableitungen @ N it iw) On8 oO oO -e dt CH R ne ~ R sind ohne Mehraufwand direkt dem Modell! zu entnehmen (Bild 3). i =X. . - Mit 5 M (P M, (a) My) wird ae .a¥g _ a II =2's = x.p. M da, aaj x7 P xed s (2) © a Ys_ ay 9% b, (bo) QW) Bild 3: Rechenschaltung für das Serienmodell mit den Ableitungen gY<5 9X; Nach Einsetzen der Übertragungsfunktion wird dann aY 1 p aa. n " n tr... + b +...+r + i ap a,p a, nP b,p bo Damit erhält man für den Parameter In Bild 4 ist diese Gleichung als Rechenschaltung dar- gestellt. Ys 2.2.2.2. Prozefidentifikation mit Hilfe eines Parallelmodells e —— Oy aye x“ u on, e On-1 a | * 9-1 Bild 4: Rechenschaltung für die Ermittlung der Parameter Für die Identifikation eines Prozesses mit der Übertragungs- funktion a +... ta +a n® P fe) wird bei diesem Verfahren ein Parallelmodell (Bild 1) mit der Übertragungsfunktion Yin 1 M === xX n a p von. FP Fo nach der Gradientenmethode so abgeglichen, daß die Ziel- funktion dt N 1 o—g oO zum Minimum wird. Die für den Abgleich benötigten Ablei- tungen stehen bei diesem Modell nicht direkt zur Verfügung, sondern müssen erst erzeugt werden (Bild 5). I 30 M (a) Ableitungen m Ym Yn dc, dan Bb tig Bild 5: Rechenschaltung des Parallelmodells und der Bildung der Ableitungen 8 Y m da. i - © Es ist az = 9f Xf e dt aa. oad, i i mit e=y-Y =X(P-M) wird ae __ 2 Ym = .x2 M (a) oa. aa. okey i i und damit ergibt sich dann i 8Y in _ > oa. n +... + i (oP a,P a.) Mit diesen Ableitungen werden nun wieder die Para- meter o 9% a,.ı= 0, - 2hy- fe —~—adt i ° Oa; wie in Kap. 2.2.2.1. mit der Rechenschaltung nach Bild 4 bestimmt. 10 BEISPIEL FUR DIE IDENTIFIKATION DER PARAMETER 6 EINES SYSTEMS 2. ORDNUNG u Am Beispiel der Identifikation eines Prozesses mit der Übertragungsfunktion 1 1 P = < = 5 = 5 p tayptit+a p +0,5p+1+0,5 soll nun gezeigt werden, wie die unter Kap. 2 beschriebenen 6 Verfahren auf dem hybriden Analogrechner zu realisieren sind, Bild 6 zeigt die Rechenschaltung und Bild 7 das Übertragungs- verhalten des zu identifizierenden Prozesses 5 1 Bild 6: Rechenschaltung des zu identifizierenden Prozesses ® Ya Vv Bild 7: Sprungantwort des zu identifizierenden Prozesses 3.1. Identifikation mit Hilfe des Gauß-Seidel- Iterationsverfahrens Bei der Ermittlung der Parameter «, und a, mit Hilfe des in Kapitel 2.1 beschriebenen Gauß-Seidel-Iterationsverfahrens ergibt sich folgendes Vorgehen (Bild 8). Der Parameter aj wird so lange um den Wert A verstellt, bis die Differenz AZ= Z{(w, aj + (m- 1): AY-Zfa,aj+m- A} negativ wird. Ein negatives 4Z bedeutet, die Verstellung des Parameters um den Wert A bringt eine schlechtere Approxima- tion für den gesuchten Parameter aj. Das kann zwei Ursachen haben: 1. Die Verstellung von a; um den Wert A wurde in ver- kehrter Richtung vorgenommen. Es ergibt sich in die- sem Fall ein negatives A Z schon beim ersten Approxi- mationsschritt. Die Verstellung muß dann in anderer Richtung vorgenommen werden, um eine bessere Ap- proximation von qj an aj zu erreichen. 2. Der Parameter a; kann durch den Parameter aj; nicht mehr besser approximiert werden. Die letzte Verstel- lung um den Wert A wird wieder rückgängig gemacht und der nächste Parameter aj+ , wird variiert. Welche der beiden möglichen Ursachen ein AZ <0 geliefert hat, wird von einem Zähler indikiert, der mit jeder beginnen- den Parametervariation auf Null gesetzt wird, und der dann die Anzahl m der Verstellungen des Parameters aj um den Wert A zählt. Dieser Zähler verhindert (m#2) bzw. ermöglicht (m> 2) ein Weiterschalten auf den nächsten Parameter. Da hier nur die Entscheidung m > 2 getroffen wird, genügt ein Flipflop Z (Bild 10), um den Zähler zu realisieren. Bild 8 und 9 zeigen die grundsätzliche Wirkungsweise des Verfahrens. Bild 10 zeigt die Rechenschaltung, mit der das Verfahren auf einem hybriden Analogrechner (RA 770 bzw. RA 800 H) realisiert wurde, 11 | Anfangswerte :=0 — lo 4 — ii et m:=1 M2 =A +A m :=m+1 a :=a,—-A m:i=m+t+i a 2 =A%—-A a; [= +A m =m+1 m:i=m+1 Bild 8: Flußdiagramm für die Ermittlung der Parameter a und ay eines Systems 2. Ordnung mit dem Gauß-Seidel-Iterationsverfahren Prozeß > 1 p’+ apt 1 + ao y Bildung der Az £ Zeitfunktion 42 (a) — 2 (a;+ A)W_S _ Z = fe’dt y, Modell ™ >» 1 pP+ ap + 1+ a Speicher fiir Q@ und a, I fh für a fh für a, . Steuer-Logik 9 . Umschaltung u —— | AZ von do <— a, [a Vorz. von A Zeitgeber Takt fs Steuerbedingungen für die einzelnen Operationen 1. Vorzeichenwechsel von A Vorzeichen wechselt, wenn AZ <0 2. Umschaltung von a, auf a1 bzw. umgekehrt Umschaltung, wenn AZ <0 und die Anzahl der Verstellungen um A > 2. Bei der Umschaltung wer- den beide Parameter verstellt. on Bild 9: Blockdarstellung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2, Ordnung nach dem Gauß-Seidel- Iterationsverfahren. 13 Prozeß - 1 | pita,ptT tag vl 2 z Z (a;+A) Ymi7 Modell M D—X\s > Z (a) L_ er p y ra x a f ’ Vorz. von A ™ = TRE Te (en T m Tre ( 2G2 Sun = 261 2ZG2 2 prüft, ob Anzahl m der Parameterverstellungen umA=s2 m > 2 Parameterwechsel a, = &, m <2 Verbleiben auf Parameter a; Zeitdiagramm der Zeitgeber Pausentaste gedrückt > At Pause Rechnen Halt p 1 oe — — — ZG1 | Ir uud —- — — — —_ —_. 1 ______ 4 1 ZG2 Oh} — ~~ — 4} —~— — ——. - ef _________ 1 ZG3 oh LE Bild 10: Rechenschaltung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2. Ordnung nach dem Gauß-Seidel-Iterationsverfahren. 3,2 Identifikation mit Hilfe des iterativen Gradienten- verfahrens Bei der Ermittlung der Parameter eines Systems 2, Ordnung mit Hilfe des in Kapitel 2.2.1 beschriebenen iterativen Gra- dientenverfahrens wird eine Steuerung benötigt, die folgendes leisten muß (Bild 11): 1, Der Anfangswert der Zielfunktion Z (aw) muß gespei- chert werden, damit die Wirkung der Verstellung der Parameter ao und @ı um den Testschritt a auf die Zielfunktion festgestellt werden kann. Es wird dabei Z (we) f Anfangswert? mit Z (a, a; + A) verglichen (mit i = 0,1). Aus der Differenz Z (a) - Z(a, wj1 + A) muß ein A a; gebildet und abgespeichert werden, Ae; =h {Z(a)- Zl(a,ayta) } sh-aZ; Nach Ausführung der beiden Testschritte für die Para- meter aw, und a; müssen diese um die Werte aa. bzw. Aa , verstellt werden, Aoi "ao t AWG u a1? a, Ft Ay Mit diesen Werten ergibt sich der neue Anfangswert für die Zielfunktion zu Z (a): = Z(atAo) Dieses Vorgehen muß so oft wiederholt werden, bis Z (a) = Min geworden ist. Bild 11 und 12 zeigen die Wirkungsweise dieses Ver- fahrens. Bild 13° zeigt die Rechenschaltung, die auf einem hy- briden Analogrechner (RA 770 bzw. RA 800 H) realisiert wurde. zn, 15 16 Bild 11: Q = Anfangswert a, = Anfangswert Aa =0 Aa, =0 i=0 ¥ Ay > =A + Aay a 2 =a; + Aa, OM > =AgtA a :=0, +A a = -Z(agt+A,a, ) -Z(a)o,0,+A v 2 Z (a): = fe? dt Ady :=h' Za), Ay, :=hZ(a), ” v &g := 09 —A a :=a,—A v v i:=1 i:=2 i:=0 bs Flußdiagramm für die Ermittlung der Parameter a eines Systems 2. Ordnung mit dem iterativen Gradienten- verfahren, und ay Prozeß y 1 p+ap+1 +a Bildung der Z az i i Aq =-h — Zielfunktion i Ep Aa; Modell jt p?+a,pt1+ a fe. f Speicher für 4 & und a Aap = MAa, Steuerlogik bzw. bzw. A A | Aa $4 A i d ppeichern er Vorzeichen Aa; =-h 22 von A Zeitgeber Takt ' dc; 4a; Testschritt A Die Verstellung der Modellparameter wird nach folgendem Schema vorgenommen: 1, %, um A verstellen 2. AY, =-h 2 ch { Z(ao, a1) -Z (agta, a1) } abspeichern o 3. ® 5 um A wieder zurücksetzen und «| um A verstellen 4, Aa, ="h{Z (ag, aı)- Z (aq, aı + A) } 5. a, um A wieder zurücksetzen und a. um A ao und a, um Aw 1 verstellen 6. Vorgang 1-5 so oft wiederholen, bis Z = Min. je Bild 12: Blockdarstellung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2, Ordnung nach dem iterativen Gradientenverfahren. 17 ZG2 Prozeß x 1 P==—_—— P’+ta,pt1i+a, Yo ie e e? z m : Modell M (a) LP Ba y : | x Oy r a h h J L x y 8 zcı | se + h . Lt. 1 Testschritt- ; h größe Vorzeich. vonA 2G2 2 1 TT Z6G1 262 0 2G3 Parameterzahler i 2G1 Z ° oo IL ih 2 Zp | Zeitdiagramm der Zeitgeber Pausentaste A gedrückt > t Pause Rechnen Halt 1 p o-____ 1 ZG1 0-—_—____ ——— J 1 262 o-—-____ ~|—-— —— I _____JS 1 263 oL____ —j— — et Bild 13: Rechenschaltung zur Ermittlung der Parameter eines systems 18 2. Ordnung nach dem iterativen Gradientenverfahren 3.3. Identifikation mit Hilfe der kontinuierlichen Gradientenverfahren Die in Kapitel 2.2.2 beschriebenen kontinuierlichen Gradienten- verfahren benötigen für die Identifikation der Parameter a ei- nes Systems keine Steuerung des Abgleichvorganges, da die für den Abgleich benötigten Ableitungen ao aay nicht iterativ gebildet werden müssen, sondern kontinuierlich zur Verfügung stehen, Mit diesen Ableitungen kann die Gleichung oo 3 apis ai-2hy- SI edt (mit i = 0,1) i direkt modelliert werden. In einer Regelschleife stellen sich dann die Modellparameter «a auf die zu identifizierenden System- parameter a ein. Für das hier zu identifizierende System 2. Ordnung mit den Parametern a, und a, müssen demnach zwei Regelschleifen modelliert werden. Die Abgleichgeschwindigkeit hängt bei diesen Verfahren von dem Proportionalitätsfaktor h, ab. Bei der Identifizierung mit Hilfe des Serienmodelis (Kapitel 2.2.2.1 und Bild 14 und 15) kann das h; sehr groß gewählt werden, da eine Veränderung der Parameter a; sich direkt (ohne Verzögerung) auf die Abweichung e auswirkt. Die Regel- schleifen, in denen die Parameter a abgeglichen werden,sind theoretisch für alle Kreisverstärkungen (h;) stabil. Bei der Identifikation mit Hilfe des Parallelmodells (Kapitel 2.2.2.2 und Bild 16 und 17) kann das h, nicht so groß gewählt werden, da sich hier eine Parameterveränderung nicht direkt auf die Abweichung e auswirkt, sondern erst nach einer system- bedingten Verzögerung (Verzögerungen des zu identifizierenden Systems bzw. des Modells, das das System approximiert. Bis zu welchen Kreisverstärkungen (h;) die Regelschleifen für den Abgleich der Parameter aj stabil sind, hängt von der Ordnung des zu identifizierenden Systems, von den Werten der System- parameter a und von den Startwerten der Modellparameter a; ab. 19 | Modell 1 Ma——— | P bop? +bip+1 Ym j : ProzeR Serienmodell Parameter- x 1 Y 1 + e M P| erkennungs- P= s p? +aıp+1+ao b,p? +bıp+1 % schaltung | Parameter a Bild 14: Blockdarstellung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2. Ordnung nach dem Gradientenverfahren mit Hilfe eines Serienmodells, Modell Mp (b) —~©- ~slp4p Ym Serienmodell Mg (d) 6; AY ay, £ da, Prozeß a * x a 1 y 2 4 +1+ x p’taip ag aY, | Xo (6. duo Y x aY, 0, - a x 9% da, Bild 15: Rechenschaltung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2. Ordnung nach dem Gradientenverfahren (Serienmodell), 20 N Prozeß Parameter- x y+ e a 1 > erkennungs- Pas schaltung p?+a,p+1+0 _ ¥, m dYm aq; Modell Ableitungen nf P+a,p+1+0g pPr+ap+ir@ Parameter @ t Bild 16: Blockdarstellung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2. Ordnung nach dem Gradientenverfahren mit Hilfe eines Parallelmodells, Prozeß x 1 Y + e Oy © m dm dq, Im Io x a a Modell Ableitungen 3m da see Bild 17: Rechenschaltung zur Ermittlung der Parameter eines Systems 2, Ordnung nach dem Gradientenverfahren ® (Parallelmodell) VERGLEICH DER VERFAHREN ¢ um eine vergleichende Aussage über die vier Verfahren machen zu können, wurde ein Prozeß zweiter Ordnung von allen Verfahren gleichzeitig identifiziert. Der Prozeß wurde dabei mit einer repetierenden Sprungfunktion angeregt. Am schnellsten identifiziert wurde der Prozeß von dem kontinuierlichen Gradientenverfahren mit Hilfe des Serien- modells (Parameterverläufe a in Kapitel 5). Nach drei An- regungssprüngen waren die Parameter a, und a, des Pro- zesses mit einem Fehler <1% ermittelt. Der ermittelte Wert wurde bei allen folgenden Anregungssprüngen beibe- halten (kein Schwanken der Parameter um den ermittelten ( Wert). Nur durch die Geschwindigkeit bei der Identifizierung unter- scheidet sich das Parallelmodell vom Serienmodell in der Identifikation eines Prozesses nach dem kontinuierlichen Gra- dientenverfahren, Die Identifikation ist erst nach sieben An- regungssprüngen abgeschlossen (Parameterverläufe b.Kap. 5). Die beiden iterativen Identifikationsverfahren arbeiten sehr viel langsamer. Die Geschwindigkeit der Parameteridentifi- zierung hängt hier vom Startwert und von der Schrittweite (Gauß-Seidel-Iterationsverfahren) bzw. von der Testschritt- weite und dem Bewertungsfaktor h (iteratives Gradientenver- fahren) ab. Je näher der Startwert am gesuchten Wert liegt, und je größer die Schrittweite bzw. die Testschrittweite ist, desto schneller verläuft die Identifikation, Der Approxima- tionsfehler beträgt ca. 10%. Bei einer kleinen Schrittweite bzw. Testschrittweite wird der wahre Wert nicht genauer ermittelt,und bei großer Schrittweite schwanken die Parame- ter mit diesem Fehler im Bereich des wahren Wertes. ( Bei einer Testschrittweite A = 0,02 für @o. und A = 0,02- 107° für «| brauchte das iterative Gradientenverfahren ca. 60 An- regungssprünge, um die Parameter des Prozesses mit ca. 10% Fehler zu identifizieren (Parameterverläufe c, Kap. 5, Bild 18, 19). Bei einer Testschrittweite A = 0,03 für ag und 0,03-10-% für #1 wurden nur noch ca. 35 Anregungssprünge für die Identifizierung bei gleichem Fehler benötigt (Parame- terverläufe c, Kap. 5, Bild 20 und 21). Das Gauß-Seidel-Iterationsverfahren brauchte bei einer Schrittweite A = 0,02 für aq und j= 0,03. 10°? für oy ca. 30 Anregungssprünge, um die Prozeßparamater mit ei- nem Fehler von ca. 10% zu ermitteln (Parameterverlauf d, Kap. 5, Bild 18 und 19). Bei einer Schrittweite 4 = 0,03 für @, und A= 0,03 - 10°“ für ay wurden nur noch ca. 25 Anregungssprünge für die Identifikation bei gleichem Fehler benötigt (Parameterverläufe d, Kap. 5, Bild 20 und 21). PARAMETERVERLAUFE BEI DER IDENTIFIKATION EINES SYSTEMS 2. ORDNUNG Für ein Beispiel soll hier der Verlauf der Parameter @=a(t) und a, über a, oO gezeigt werden. Zu identifizieren sind die Prozeßparameter a mit den Werten 2 ag = 0,5 und a, = 0,510 ie) Die Buchstaben an den Parameterverläufen geben das Identi- fikationsverfahren an. Es bedeuten: = stetiges Gradientenverfahren (Serienmodell) stetiges Gradientenverfahren (Parallelmodell) = iteratives Gradientenverfahren = Gauß-Seidel-Iterationsverfahren om m " 23 Op & 0,6. 0,5- 0,44 0,3- 0,2- 0,14 richtiger Wert a = 0,5 k 10 20 30 40 50 t/s 0,644 b 0,54 a 0,44 d ( 0,34 0,2- richtiger Wert a, =0,5 10°? 0,14 T T T T > 10 20 30 40 50 t/s Bi:d 18: Parameterverläufe w = a (t) bei der Identifikation eines Systems 2, Ordnung 24 a (für iterative Verfahren: a = 0,02 für @o und a= 0,02 -1072 für a) a: 0,6- richtiger Wert 0,5 4 0,44 0,34 0,24 0,14 I I I qT qT I > 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 10 a Bild 19: Parameterverläufe a, über aw, bei der Identifikation eines Systems 2. Ordnung (für iterative Verfahren: Schrittweite qa wie bei Bild 18) 25 26 richtiger Wert a, - 0,5 0,2- 0,1- T T T T > 10 30 40 a richtiger Wert a, - 0,5:10°2 T T T T > 10 20 30 40 Bild 20: Parameterverläufe a = « (t) bei der Identifikation eines Systems 9 2, Ordnung (fiir iterative Verfahren: ı = 0,03 für @, und A = 0,03:°10 fiir a) ay & 0,6- richtiger Wert 0,5- 04- 0,3- 02- 0,1- 0,1 0,2 0,3 0,4 05 0,6 a, 10” Bild 21: Parameterverläufe a, über a1 bei der Identifikation eines Systems 2. Ordnung (für iterative Verfahren: Schrittweite wie bei Bild 20) 27 [1] Kramer, H.: [ 2 ] Albrecht, P, und Lotz, H.: [ 3 ] Marsik, 1.: [4 ] Rake, H.: 28 SCHRIFTTUM 6 »*Öptimierung eines Regelkreises mit Tischanalogrechner und Digitalzusatz Sonderdruck elektronische Datenverarbeitung 1968/6 Seite 293-297 Die Verwendung der Hybriden Präzisionsrechenanlage RA 770 ‘ zur automatischen Parameteroptimierung nach dem Gradien- tenverfahren Technische Mitteilungen AEG-TELEFUNKEN 5. Beiheft Seite 41-43 Versuche mit einem selbsteinstellenden Modell zur automati- schen Kennwertermittlung von Regelstrecken m r s 9 1966 H.6 Seite 210-213 Selbsteinstellende Systeme nach dem Gradientenverfahren Regelungstechnik H.5 1967 Seite 211-217