Система оптимизации режимов работы объекта

Система оптимизации режимов работы объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технической кибернетике и позволяет повысить быстродействие и точность поиска и поддержания оптимальных режимов работы многомерных стохастических объектов управления-, подверженных действию неконтролируемых возмущений.В момент пуска блок планирования эксперимента 8 генерирует входные воздействия согласно матрице насыщенного симплексплана, который реализуется на объекте управления. Сумматор 7 формирует новое значение входного воздействия,координаты новой вершины симплекса путем отражения вершины, соответствующей наихудшему отклику. Введение контура, включающего идентификатор , модель объекта и третий блок памяти, дает возможность на каждом шаге оптимизации оценить истинные значения функции отклика в различных вершинах симплекса, правильно выбрать отражаемую вершину и тем самым снизить влияние неконтролируемых возмущений. Это повышает скорость и точность пои-ска. 1 ил. lO (/) GO 4 СЛ 05 ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 19) (11) А1 (51) 4 G 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4010623/24-24 (22) 08.01.86 (46) 15.10.87. Бюл, № 38 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина (72) Н.А.Фомин, Н.С.Юдин, В.С,Грицков, Е.Д.Белинский, В.П,Цымбал, Н.А.Калиногорский, Г,Б,Мельник, Ю.А,Шерышев и Г.Я.Анисимов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 951237, кл. С 05 В 13/00, 1981. (54) СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к технической кибернетике и позволяет повысить быстродействие и точность поиска . и поддержания оптимальных режимов работы многомерных стохастических объектов управления, подверженных действию неконтролируемых возмущений.В момент пуска блок планирования эксперимента 8 генерирует входные воздействия согласно матрице насыщенного симплексплана, который реализуется на объекте управления. Сумматор 7 формирует новое значение входного воздействия, координаты новой вершины симплекса путем отражения вершины, соответствующей наихудшему отклику.

Введение контура, включающего идентификатор, модель объекта и третий блок памяти, дает возможность на каждом шаге оптимизации оценить истинные значения функции отклика в

Ф

С> различных вершинах симплекса, правильно выбрать отражаемую вершину и тем самым снизить влияние неконтролируемых возмущений. Это повышает С скорость и точность поиска. 1 ил.

134516

Y (Х) =Q (Х) +Z где Y u Q — - наблюдаемое и истинное

r значения функции откли- 15 р ка; Ц

Q(X) - неизвестная функция;

Z — приведенная случайная в помеха, соизмеримая по к величине с диапазоном изменения. P

Величина помехи Z изменяется су- н щественно (соизмеримо с диапазоном изменения Q) за время, меньшее време- н ни переходных процессов, по каналу 25 н управляющие воздействия — значения с функции отклика, н

Целью изобретения является повы- P шение точности и быстродействия сис- з темы оптимизации режимов работы объ- 3р екта. в

На чертеже приведена блок-схема в системы оптимизации режимов работы т объекта. в

Система оптимизации режимов работы ю

35 объекта содержит объект 1 управления, вход которого связан с выходом регу- с лятора 2, второй блок 3 памяти, анализатор 4 выхода объекта, первый выход которого связан с первым входом анализатора 5 входа объекта, выход я которого связан с вторым входом первого блока 6 памяти и первым входом k сумматора 7, блок 8 планирования экс- р .перимента, выход которого связан с первым входом первого блока 6 памяти и вторым входом командного блока 9, первый вход которого связан с выходом сумматора 7, первый выход с входом регулятора 2, а второй выход с пер- 5р вым входом анализатора выхода объекта 4, первый выход которого также связан с первым входом второго блока

3 памяти, а второй выход с вторым входом третьего блока 10 памяти, идентификатор 11, первый вход которого связан с выходом второго блока 3 памяти, второй вход с выходом первого блока 6 памяти, а выход с первым вхол к

q=a, +,аХ

) (2) Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для поддержания оптимальных режимов работы многомерных стохастических

I) объектов управления, обладающих следующими свойствами.

Статическая характеристика объекта управления может быть представ- лена в виде

2 дом модели 12, второй вход которой связан с выходом первого блока 6 памяти, а выход с первым входом третьего блока 10 памяти, датчик 13 выходного параметра обьекта, вход которого связан с выходом объекта управления, а выход со вторым входом второго блока 3 памяти. Устройство и работа описаны для k факторов оптимизации.

Задачей оптимизации является поиск значений факторов, соответствующих экстремуму целевой. функции (истинноо значения). Работу системы рассмотим на примере задачи поиска минимума елевой функции.

В исходном состоянии в ячейках торого блока 3 памяти, первого блоа 6 памяти и третьего блока 10 паяти записаны нули, на первом и втоом входах командного блока 9 также ули.

С момента пуска блок 8 планироваия эксперимента с периодичностью ачинает формировать входные воздейтвия Х; согласно матрице насыщеного плана (симплекс плана), котоые по первому входу последовательно аписываются в ячейки первого блока памяти, а также подаются на второй ход командного блока 9, с,первого

ыхода которого поступают на регуляор 2, преобразующий сигналы системы физические воздействия, и реализутся на объекте 1 управления.

Сигналы об измеренных значениях оответствующих откликов Y„ с выхоа объекта 1 управления через датчик

13 поступают на второй вход второго лока 3 памяти, где записываются в чейки памяти.

Таким образом, после реализации

+1 опыта исходный план эксперимента еализован, После реализации плана эксперимента во всех ячейках первого блока 6 и второго блока 3 памяти записаны соответствующие значения факторов и значения (измеренные) откликов, полученные в k+1 опытах, По этим значениям идентификатор 11 определяет коэффициенты а, (j=0,k) модели, заданной, например, в виде

Сигнал о значении коэффициентов а; поступает на первый вход модели 12.

На ее второй вход с выхода первого блока 6 памяти поступают сигналы о

Л 1345 значениях факторов Х . В модели 12 с ! использованием полученных в идентификаторе 11 коэффициентов а рассчиты1 ваются оценки истинного значения фунл . 5 кции отклика Q, соответствующие значениям факторов Х;.

После этого командный блок 9 отключается по второму входу и открывается IIQ e BoM, H BTopoM его Bb!- lp ходе появляется командный сигнал.Это состояние является исходным для осуществления собственно процесса оптимизации °

Первый шаг поиска оптимального ре- 15 жима работы объекта 1 управления начинается в момент подачи командного . сигнала с второго выхода командного блока 9 на первый вход анализатора

4 выхода объекта, который по этому сигналу выделяет наихудшую оценку истинного значения функции отклика

1 из всех оценок ; . Сигнал о наихудшей оценке Я с первого выхода анализатора 4 выхода объекта подается на первый вход анализатора 5 входа объекта. В нем происходит выделение значений факторов Х соответстog вующих наихудшей оценке Я, из всех значений факторов X;(i=0,k). Кроме 30 того, сигнал о наихудшей оценке исл тинного значения функции отклика Q, подается на первый вход второго блока 3 памяти.

При этом в соответствующей ячейке стирается информация о значении функции отклика У,, соответствующего значениям факторов Х,. С второго выхода анализатора выхода объекта также подается сигнал на второй вход третьего блока 10 памяти. При этом стирается записанная в нем информация. Сигнал о выделенной в анализаторе 5 входа объекта реализации факторов Х,, соответствующей наихудшей оценке истинного значения функции л отклика Q,, подается на первый вход сумматора 7, на второй вход которого с выхода первого блока б памяти подаются сигналы о значении всех факторов Х;. Сумматор 7 вычисляет новые значения факторов по формуле следующие шаги осуществляются аналогично первому, начиная с подачи командного сигнала со второго выхода командного блока 9 на второй вход анализатора выхода объекта 4.

Таким образом, в процессе работы системы осуществляется отражение симплекса и происходит последовательное улучшение отклика. Поскольку оценки функции отклика, полученные на МНК, являются наивероятнейшими (истинными) и из них исключены эффекты влияния возмущения Z (фиг. 1), то по сравнению с прототипом уменьшается ошибка при выборе направления движения симплекса. Следовательно, уменьшается отклонение направления движения симплекса от направления градиента функции отклика и повышается скорость поиска. По той же причине повышается точность нахождения экстремума целевой функции.

В окрестностях экстремума симплекс совершает колебательные движения в оптимальной области. Если область дрейфует, система отслеживает этот дрейф.

Формула и з о б р е т е н и я

2 2 " 2 х =(-1 — ) х + —,Г х = -x + — x к» о 1, с о

i=0

1 (3) 55 вход первого блока 6 памяти, где информация об этой реализации стирастся в соответствующей ячейке.

Сигнал о вычисленных значениях

Х „ с выхода сумматора подается на первый вход командного блока 9, с его выхода — на вход регулятора и реализуется в объекте. Сигнал об измеренном значении отклика Y с выхода датчика 13 подается на первый вход второго блока 3 памяти и записывается в свободной ячейке..

По новым значениям факторов и откликов, записанных в первом 6 и втором 3 блоках памяти, идентификатор

1l уточняет коэффициенты à (j=0,k) модели.

По уточненной модели рассчитываются и записываются в ячейках третьего блока 10 памяти оценки истинных л значений функции отклика Я (1=1,k+1), соответствующие записанному в первом блоке 6 памяти новому набору значений факторов.

На этом первый шаг поиска оптимального режима заканчивается. ПоСигнал о реализации факторов Х„ соответствующий наихудшей оценке отл клика Q,, также подается на второй

Система оптимизации режимов работы объекта, содержащая блок планирования

5168

Составитель А.Пащев

Редактор А.Долинич Техред П.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 4919/46 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно- полиграфическое предприятие, г, Ужгород, Ул. Проектная, 4

5 134

»ксперимента, анализатор выхода объекта, первый выход которого соединен с первым входом анализатора входа объекта, выходом подключенного к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом командного блока, подключенного первым выходом через регулятор к входу объекта управления, выход блока планирования эксперимента связан с вторым входом командного блока и первым входом первого блока памяти, выход анализатора входа объекта связан с вторым входом первого блока памяти, выход которого связан с вторым входом анализатора входа объекта и вторым входом сумматора, выходом подключенного к третьему входу первого блока памяти, второй выход командного блока связан с первым входом анализатора выхода объекта, первым выходом связанного с первым входом второго блока памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит датчик

C) выходного параметра объекта, идентификатор, модель и третий блок памяти, первый вход идентификатора связан с выходом второго блока памяти, второй вход — с выходом первого блока памяти и первым входом модели, первый вход третьего блока памяти соединен с выходом модели, и выход — с вторым входом анализатора выхода объекта, второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока памяти, а выход объекта управления связан с входом датчика, выход которого связан с вторым входом второго блока памяти, выход идентификатора со— единен с вторым входом мо дели.