METODYKA OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ OBIEKTU BALISTYCZNEGO

Transkrypt

1 MODELOWANIE INŻYNIERSKIE ISNN X 32, s , Gliwice 2006 METODYKA OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ OBIEKTU BALISTYCZNEGO JÓZEF GACEK LESZEK BARANOWSKI Instytut Elektromechniki, Wojskow Akdemi Techniczn ROBERT DEC 3 Rejonowe Przedstwicielstwo Wojskowe, DZSZ MON Streszczenie. W prcy przedstwiono metodykę ilościowej oceny włściwości systemu identyfikcji prmetrycznej. Rozwżni przeprowdzono n podstwie systemu identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego. 1. WSTĘP W ocenie włściwości (jkości) systemów identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego (SIPOB) stosowne są dw rodzje ocen: ocen ilościow pozwljąc określić konkretną, sklrną wrtość oceny jkości systemu identyfikcji, ocen jkościow polegjąc jedynie n określeniu hierrchii nlizownych systemów identyfikcji (lepszy bądź gorszy). W niniejszej prcy rozwżni dotyczące oceny włściwości SIPOB ogrniczono wyłącznie do nliz ilościowych. W prcy przedstwiono SIPOB ujmujący w sposób kompleksowy wszystkie jego skłdowe tj.: obiekt pomirów (pocisk), genertor wymuszeń (dziło, wyrzutni), system pomirowy, zkłóceni orz lgorytm identyfikcji. N podstwie kompleksowych ujęć SIPOB przedstwiono metodykę oceny włściwości już istniejących bądź też projektownych do relizcji systemów identyfikcji. 2. SYSTEM IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ OBIEKTU BALISTYCZNEGO System identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego stnowi zbiór nrzędzi (sprzęt, oprogrmownie) niezbędnych do osiągnięci celu głównego, jkim jest wyznczenie, z jk njmniejszym błędem, wrtości prmetrów modelu mtemtycznego ruchu obiektu blistycznego (pocisku).

2 152 J. GACEK, L. BARANOWSKI, R. DEC Przedstwion w prcy struktur systemu identyfikcji ujmuje w sposób kompleksowy cłoksztłt zgdnień związnych z identyfikcją prmetryczną obiektu blistycznego. System identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego zwier pięć podstwowych komponentów: - obiekt blistyczny, - zkłóceni dziłjące n obiekt, - system pomirowy, - genertor wymuszeń, - lgorytm identyfikcji. Schemt wzjemnych relcji pomiędzy poszczególnymi komponentmi SIPOB przedstwiono n rysunku 1 [1]. Rys. 1. Schemt blokowy systemu identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego 3. METODYKA ILOŚCIOWEJ OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI 3.1. Pojęcie modelu iesieni i modelu identyfikcji Podstwową metodą oceny włściwości systemów identyfikcji jest modelownie tych systemów orz bdni symulcyjne prowdzone n zbudownych modelch. Bdnimi symulcyjnymi objęte są modele obiektu blistycznego, modele zkłóceń, modele systemu pomirowego, modele genertor wymuszeń (dził, wyrzutni) orz modele lgorytmów identyfikcji. W bdnich symulcyjnych SIPOB rozróżni się dw rodzje modeli mtemtycznych [4], które nleży oprcowć: modele mtemtyczne iesieni: model iesieni obiektu blistycznego, model iesieni zkłóceń, model iesieni systemu pomirowego, model iesieni genertor wymuszeń, modele mtemtyczne identyfikcji: model identyfikcji obiektu blistycznego, model identyfikcji zkłóceń, model identyfikcji systemu pomirowego, model identyfikcji genertor wymuszeń.

3 METODYKA OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ Odpowiednie modele mtemtyczne iesieni i identyfikcji są modelmi identycznościowymi, tzn. posidją identyczną strukturę. Różnic występuje wyłącznie w interpretcji i wrtościch prmetrów. Modelem iesieni jest model, który w sposób formlny ujmuje cłą wiedzę o bdnym obiekcie posidną przez eksperymenttor. W bdnich symulcyjnych model iesieni zstępuje rzeczywisty obiekt pomirów. Modelem identyfikcji jest model, w którym nleży wyznczyć nieznne wrtości prmetrów wektor identyfikownych prmetrów. W bdnich symulcyjnych procesu identyfikcji model identyfikcji jest dostrjny do modelu iesieni. Proces ten jest procesem itercyjnym. Budow systemu identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego wymg uprzedniego zdefiniowni przestrzeni roboczej. Dl przyjętej, znnej struktury modelu mtemtycznego systemu identyfikcji przestrzenią roboczą jest przestrzeń szeroko rozuminych prmetrów. I tk prmetrmi systemu identyfikcji będą zrówno prmetry lgorytmu obliczeń (krok cłkowni) jk i współczynniki chrkterystyk (msowych, erodynmicznych) pocisku czy też prmetry lgorytmu wykonni pomiru lub wrunki strzłu. Stn cłego systemu określony jest przez wektor prmetrów systemu identyfikcji c (skłdjący się z wektor b znnych i wektor identyfikownych prmetrów) wyznczony w n-wymirowej przestrzeni prmetrów systemu identyfikcji Ω (rys. 2). pr. sys. ident. Rys. 2. Skłdowe wektor prmetrów systemu identyfikcji c

4 154 J. GACEK, L. BARANOWSKI, R. DEC 3.2. Metodyk wyznczni błędu identyfikcji SIPOB Wyznczenie oceny ilościowej SIPOB wymg wyznczeni błędu identyfikcji prmetrów wektor. W bdnich symulcyjnych systemów identyfikcji wektor błędu identyfikcji d jest różnicą pomiędzy wektorem iesieni identyfikownych prmetrów systemu identyfikcji wyznczonym w procesie identyfikcji wektorem zidentyfikownych prmetrów d =. (1) Zkłd się, że wektor iesieni identyfikownych prmetrów systemu identyfikcji jest znny. Wektor zidentyfikownych prmetrów jest wynikiem przeprowdzonej identyfikcji, n podstwie modelu mtemtycznego systemu identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego. Metodykę wyznczni wektor błędu identyfikcji d przedstwiono schemtycznie n rysunku 3. W pierwszym etpie wyznczni wektor błędu identyfikcji d nleży wyznczyć pomiry iesieni. Pomiry iesieni wyznczne są w bloku iesieni modelu mtemtycznego systemu identyfikcji prmetrycznej obiektu blistycznego. Dnymi wejściowymi są wrtości prmetrów nstępujących wektorów: wektor znnych prmetrów systemu identyfikcji b, orz wektor iesieni identyfikownych prmetrów systemu identyfikcji. Dne zwrte w wektorch b i umożliwiją przeprowdzenie symulcji strzłu, wyznczenie prmetrów lotu pocisku przy uwzględnieniu zkłóceń orz przeprowdzenie symulcji pomiru, czego wynikiem są pomiry iesieni. Otrzymne w ten sposób dne pomirowe ujęto w mcierz pomirów iesieni M. pom.. W drugim etpie wyzncz się wrtości prmetrów wektor identyfikownych prmetrów systemu identyfikcji. W tym etpie dnymi wejściowymi są: mcierz pomirów iesieni M, pom.. wektor znnych prmetrów systemu identyfikcji b, punkt strtu identyfikcji 0. Identyfikcj prmetrów wektor jest procesem itercyjnym. Punkt strtu identyfikcji 0 stnowi dowolny wektor o wrtościch prmetrów wybrnych z ogrniczonej przestrzeni dopuszczlnych wrtości prmetrów wektor identyfikownych prmetrów Ω. Nleży zwrócić uwgę, że błąd identyfikcji może zleżeć od wyboru dop. punktu strtu identyfikcji 0. M to miejsce w przypdku, gdy w przestrzeni O rozwiązni loklne. Wynikiem procesu identyfikcji jest wektor zidentyfikownych prmetrów. Ω dop. istnieją W trzecim etpie wyznczne są różnice pomiędzy wrtościmi poszczególnych prmetrów wektorów i. Różnice te stnowią wrtości błędów wyznczeni poszczególnych prmetrów wektor w rozptrywnym systemie identyfikcji

5 METODYKA OCENY WŁAŚCIWOŚCI SYSTEMU IDENTYFIKACJI PARAMETRYCZNEJ prmetrycznej obiektu blistycznego. Otrzymne wrtości błędów wyznczeni prmetrów wektor ujęto w wektor błędu identyfikcji d. Rys. 3. Metodyk wyznczni wektor błędu identyfikcji d 3.3. Ocen SIPOB mirą sttystyczną Rzeczywiste pomiry wykonywne są zwsze z pewnym losowym błędem. Zjwisko to uwzględniono również w systemie pomirowym w trkcie symulcji wykonywnych pomirów. Stąd ocen systemu identyfikcji nie może się opierć wyłącznie n wyznczeniu, dl jednego losowego przypdku, wektor błędu identyfikcji d. Losowy chrkter procesu

6 156 J. GACEK, L. BARANOWSKI, R. DEC identyfikcji, spowodowny losową zmiennością wyników pomiru, powoduje konieczność posługiwni się w ocenie błędów identyfikcji mirmi sttystycznymi. Wielokrotn relizcj procesu symulcji pomiru wrz z procesem identyfikcji nieznnych prmetrów pozwl wyznczyć rozkłd błędu identyfikcji. Wymir zmiennej losowej błędu identyfikcji zleży od liczby identyfikownych prmetrów. Ocenę ilościową SIPOB stnowią prmetry rozkłdu wielowymirowej zmiennej losowej błędu identyfikcji. 4. PODSUMOWANIE Konieczność wielokrotnej relizcji procesu identyfikcji w zncznym stopniu ogrnicz możliwość prktycznego wykorzystni opisnej metody do oceny systemu identyfikcji. Przed przystąpieniem do oceny ilościowej SIPOB wskznym jest oszcownie czsu obliczeń przy dysponownej mocy obliczeniowej. W przypdku obliczeń prowdzonych n zwykłym PC może się okzć, iż wynik otrzymmy dopiero po kilku dnich. Dl wstępnej oceny systemu identyfikcji np., n etpie projektowni systemu pomirowego, wskznym jest dokonnie oceny jkościowej. Źródłem informcji o jkości systemu identyfikcji jest w tkim wypdku ksztłt hiperpowierzchni określonej przez F [6]. odpowiednio skonstruowny wskźnik jkości identyfikcji ( ) Prc nukow finnsown ze środków Komitetu Bdń Nukowych w ltch jko projekt bdwczy 0T00B00127 LITERATURA 1. Dec R.: Anliz i syntez przelicznik blistycznego z wykorzystniem identyfikcji prmetrycznej. Rozprw doktorsk. Wydwnictwo WAT, Wrszw, Gcek J.: Blistyk zewnętrzn. Cz. I. Modelownie zjwisk blistyki zewnętrznej i dynmiki lotu. Wydw. WAT, Wrszw, Gcek J.: Blistyk zewnętrzn. Cz. II. Anliz dynmicznych włściwości obiektów w locie. Wydw. WAT, Wrszw, Gjd J.: Mierzlność modeli złożonych obiektów przemysłowych. ZN AGH nr 1407, Krków, Msłowski A.: Identyfikcj modeli mtemtycznych dynmiki ukłdów. Wydwnictw Politechniki Biłostockiej, Biłystok, METHODOLOGY OF ASSESSMENT OF PROPERTY OF PARAMETRIC IDENTIFICATION SYSTEM FOR BALLISTIC OBJECT Summry. A method for quntittive ssessment of property of prmetric identifiction system ws presented. The reserch ws conducted on the bsis of prmetric identifiction system for bllistic object.