Система автоматической оптимизации

Система автоматической оптимизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 45l056

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ баюз Советских

Сациалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.10.72 (21) 1838185/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.11.74. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 10.06.75 (51) М. Кл. G 05b 13/00

Государственный комитат

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-506,1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Плотников и Н. А. Малахов (71) Заявитель

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для автоматического определения модели и поддержания оптимального режима работы многомерных объектов управления с меняющимися или неизвестными характеристиками.

Известные системы автоматической оптимизации, содержащие командный блок и датчики входных и выходных переменных объекта, соединенные с блоками памяти, выходы которых подключены к блоку идентификации, связанному через блок оптимизации с регулятором входных переменных, обладают недостаточно высокой точностью и быстродействием.

Для повышения точности и быстродействия в предлагаемой системе установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планирования эксперимента и блок уменьшения шага планирования, подключенный к входу регулятора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контроля идентификации, подключенный к входам блока оптимизации, блока планирования эксперимента и командного блока, выход которого связан с входом блока планирования эксперимента, а второй вход — с анализатором выхода объекта.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемой системы.

Устройство содержит объект 1 управления, датчики 2 входных и выходных переменных объекта управления; блоки 3 и 4 памяти; блок

5 идентификации; блок 6 оптимизации; регу5 лятор 7 входных переменных; командный блок

8; блок 9 контроля идентификации; анализатор 10 выхода объекта; блок 11 планирования эксперимента; блок 12 уменьшения шага планирования.

10 Входные и выходные переменные объекта управления 1 с помощью датчиков 2 преобразуются во входные и выходные сигналы, которые накапливаются соответственно в блоках

3 и 4 памяти. Блок 5 идентификации по на15 копленным массивам Х и 2J этих сигналов формирует модель объекта управления, связывающую регулирующие r и возмущающие воздействия с выходными переменными объектами, в частности с показателем эффек20 тивности управления. Блок 6 оптимизации использует эту модель, в том числе определенные блоком 5 ее параметры s, для выработки установок у; на регулятор 7, управляющий объектом. Командный блок 8 переводит си25 стему с режима идентификации на режим оптимизации и обратно.

Блок 9 контроля идентификации произ во дит анализ значимости полученной модели, т. е. ее пригодности для оптимизации управ30 лепия объектом. Критерий значимости моде451056

30

55 ли определяется спецификой объекта управления и может быть получен в результате его предварительных исследований. Например, он может состоять в том, чтобы некоторая норма коэффициентов модели превышала заданную величину.

Анализатор 10 выхода объекта предназначен для определения величины шага, которая соответствует условному экстремуму показателя эффективности е при изменении установок у; регулятора в процессе оптимизации.

Блок 11 планирования эксперимента формирует активные воздействия у" на объект управления при накоплении исходных данных для идентификации, а блок 12 уменьшения шага планирования уменьшает амплитуду этих воздействий.

Работа системы автоматической оптимизации состоит в поочередной смене этапов накопления информации, идентификации и оптимизации, что ведет к постепенному определению таких уставок у;, которые соответствуют экстремуму показателя эффективности управления, а также к корректировке этих значений по мере изменения характеристик объекта управления.

В исходном состоянии на вход регулятора поступают сигналы у, соответствующие начальным значениям уставок. На выходе объекта при этом получается некоторое, в общем случае неоптимальное, значение е показателя эффективности управления.

Работа системы начинается с накопления в блоках 3 и 4 матрицы входных воздействий

Х = Ilx II "„è вектора ы = ы)(„. При этом используют как естественные изменения входных переменных, так и искусственные, вызванные активными воздействиями блоков 11 и 12 в соответствии с матрицей полного факторного эксперимента или его дробных реплик.

По окончании накопления Х и ы блок 5 определяет коэффициенты s = Щ модели, заданной, например, в виде

l72

e=, sjx> =о из системы уравнений

ХтХЯ =- Хтю.

Блок 9 производит проверку значимости модели, например проверку неравенства з1)=-у =0, 1,..., и; )0 задано.

Если неравенство выполняется, полученные коэффициенты модели могут быть использованы для шага оптимизации, т. е. для определения новых уставок у -- po — "s

Величина Х определяется в результате совместной работы блоков 6 и 1О: по мере увеличения параметра Х блоком 6 блок 10 производит анализ разности значений показателя эффективности управления в текущий момент и в предшествующий, и как только знак этой разности изменится на обратный, увеличение а прекращается. Полученное значение этого параметра соответствует условному экстремуму е при данных параметрах модели.

Одновременно анализатор 10 выхода выдает сигналы на блоки 8 и 11, тем самым заканчивая шаг оптимизации и начиная новый этап накопления с последующей идентификацией и оптимизацией в окрестности полученного режима уь

По мере приближения к оптимальному режиму для увеличения точности системы автоматической оптимизации блок 12 уменьшения шагов планирования снижает амплитуду искусственных воздействий на объект. В пределе она может быть уменьшена до нуля, что означает замену активного эксперимента пассивным.

Если полученная в блоке 5 модель оказывается незначимой (не выполняется соответствующее неравенство), блок 9 контроля идентификации выдает сигналы на блоки 8 и

11 для продолжения процесса накопления и повторной идентификации. Этим исключаются ложные движения вблизи оптимума.

Предмет изобретения

Система автоматической оптимизации, содержащая командный блок и датчики входных и выходных переменных объекта, соединенные с блоками памяти, выходы которых подключены к блоку идентификации, связанному через блок оптимизации с регулятором входных переменных, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планирования эксперимента и блок уменьшения шага планирования, подключенный к входу регулятора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контроля идентификации, подключенный к входам блока оптимизации, блока планирования эксперимента и командного блока, выход которого связан с входом блока планирования эксперимента, а второй вход — с анализатором выхода объекта.

451056 уп

Составитель Н. Малахов

Техред О. Гуменюк

Редактор T. Иванова

Корректор А. Степанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1339/17 Изд. Хе 525 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5