Оптимизатор

Оптимизатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

t

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " SI4270

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.74 (21) 1986289/24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.05.76. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 18,01.77 (51) М Кч о G 05В 13/00

Государственны(намитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и o ирытий (53) УДК 62-50(088.8) (72) Автор изобретения Л. Л. Гварамадзе, Ю. С. Минеев, А. М. Самтеладзе и T. М Трокашвили

Институт систем управления АН Грузинской CCP (71) Заявитель (54) ОПТИМИЗАТОР

Изобретение относится к устройствам для оптимальной настройки параметров систем автоматического управления и нахождения экстремума функции нескольких переменных, изменяющихся во времени, и может найти применение в технике автоматического регулирования, в частности в практике поисковых самонастраивающихся систем и систем автоматической экстремальной адаптации.

Известен оптимизатор, содержащий генератор случайных чисел, подключенный к блоку управления, блок вычисления приращения функции качества, первый сумматор, входы которого подключены к выходам первого квадратора, второй сумматор, входы которого подключены к выходам второго квадратора, первый делитель, одним входом соединенный с блоком вычисления приращения функции качества, другим — с выходом первого сумматора, а выходом — с ограничителем, и цепи настройки, каждая из которых содержит блок с переменным коэффициентом передачи, первый блок умножения, вход которого подключен ко входу соответствующего первого квадратора и выходу ограничителя, второй блок умножения, один вход которого подключен к выходу второго делителя, другой — ко входу соответствующего второго квадратора, первый и второй блоки задержки. Известный оптимизатор не позволяет обеспечить необходи2 мой надежности, так как при использовании его в целях многоканальной оптимизации является необходимым наличие генератора случайных чисел и всех функциональных узлов функциональных преобразователей в каждом канале настройки. Генераторы случайных чисел и функциональные преобразователи являются основными и наиболее сложными элементами оптимизатора, увеличение их числа, 10 пропорционального числу каналов настройки, приводят к усложнению схемы оптимизатора, что в свою очередь снижает надежность.

С целью повышения надежности работы описываемый оптимизатор содержит распре15 делитель, вход которого подключен к выходу генератора случайных чисел, а выход — ко входам вторых делителей цепей настройки, каждый блок задержки которых подключен своим входом к выходу соответствующего

20 блока умножения, а выходом — ко входу сумматора канала настройки, при этом выход первого блока задержки подключен к суммирующему входу первого блока умножения через блок с переменным коэффициентом передачи и ко входу выпрямителя — непосредственно, управляющие входы блоков задержки и распределителя подключены к блоку управления, а выход сумматора канала настройки подключен ко входу первого квадратора. При

30 этом блоки задержки выполнены в виде двух

514270 связанных последовательно элементов «памяти».

На чертеже представлена блок-схема устройства и приняты обозначения: 1 — первый квадратор; 2 — второй квадратор; 3 — первый сумматор; 4 — второй сумматор; 5 — генератор случайных чисел; 6 — распределитель (случайных чисел); 7 — блок вычисления приращения функции качества; 8 — ограничитель; 9 — первый делитель; 10 — второй делитель; 11 — первый блок умножения; 12— второй блок умножения; 13 и 14 — элементы

«памяти» первого блока задержки; 15 и 16— элементы «памяти» второго блока задержки;

17 — первый блок задержки; 18 — второй блок задержки; 19 — выпрямитель; 20 — блок с переменным коэффициентом передачи; 21-сумматор канала настройки; 22 — блок управления.

До начала каждого шага поиска экстремума функции качества системы в элементах

«памяти» 13 и 15 первого 17 и второго 18 блоков задержки содержится информация о детерминированном Л; (i — 1) и случайном у; (— 1) шаге поиска, соответственно вычисленная на предыдущем шаге оптимизации. В блоке вычисления приращения функции качества 7 запоминается значение функции качества Q, поступившее на этот блок от анализатора качества оптимизируемой системы на предыдущем шаге поиска, а в выходных регистрах распределителя (случайных чисел) 6— случайные числа, поступившие от генератора случайных чисел 5.

С приходом нового значения функции качества Q на блок вычисления приращения функции качества 7 и импульса «Запуск» на блок управления 22 or анализатора качества оптимизируемой системы блок управления 22 своим импульсом управления переписывает в элементы «памяти» 14 и 16 первого 17 и второго 18 блоков задержки информацию о детерминированном Л, fi — 1) и случайном у fi — 1) шаге поиска, записанную в элементах «памяти» 13 и 15 соответственно. Одновременно с этим в блоке вычисления приращения функции качества 7 вычисляется новое значение приращения функции качества Л® — 1)

Q(i) — Q(i — 1), которое подается на вход первого делителя 9, и входные регистры распределителя (случайных чисел) 6 сбрасываются в состояние «ноль».

Информация Л;(— 1)подается на один из входов сумматора канала настройки 21, на вход блока с переменным коэффициентом передачи 20 и на один из входов выпрямителя

19, на другой вход которого подается постоянное (регулируемое в некоторых пределах) напряжение q. На другой вход сумматора канала настройки 21 поступает значение случайного шага поиска у. (i — 1) с элемента «памяти»

16 второго блока задержки 18. Результат суммирования значений Л (i — 1) и у (i — 1) на сумматоре канала настройки 21, как новое значение приращения оптимизируемого пара65 мяти» 14 и 16 в состояние «ноль» и переписы4 метра Лх; (i) поступает на оптимизируемую систему и на один из входов первого квадратора 1, на другие входы которого подаются новые значения приращений оптимизируемых

5 параметров Ax„(i), вычисленные в других каналах настройки. Одновременно с этим в блоке с переменным коэффициентом передачи 20 происходит «забывание» значения Л, (i — 1) на величину в(е < 1), и значение Л, (i — 1)в пода10 ется на «суммирующий» вход первого блока умножения 11, а выпрямленное на выпрямителе 19 значение Л (i — 1) складывается с величиной q и подается на входы второго блока умножения 12 и второго квадратора 2. На д другие входы второго квадратора 2 поступают значения q + Л„(— 1) с других каналов настройки.

Импульсом от блока управления 22 запускается генератор случайных чисел 5, который записывает во входные регистры распределителя (случайных чисел) 6 случайные числа, предназначенные для последующего шага поиска. Информация, поступившая с первого 1 и второго 2 квадраторов, суммируется соответ25 ственно на первом 3 и втором 4 сумматорах и подается на вход первого делителя 9 с первого сумматора 3 и на вход второго делителя 10 —. со второго сумматора 4. На вход второго делителя 10 подается соответственно случайные зп числа, записанные в выходных регистрах распределителя (случайных чисел) 6. Операция деления в первом 9 и втором 10 делителях происходит после прихода на них разрешающего импульса с блока управления 22. з5 Следующий импульс блока управления 22 сбрасывает выходные регистры распределителя (случайных чисел) 6 в состояние «ноль».

Результат деления на втором делителе 10 поступает на один из входов второго блока

4о умножения 12 и перемножается с величиной

q + Л. (i — 1)I установленной на втором входе этого же устройства. Ограничитель 8 ограничивает результат деления на первом делителе 9, величина ограничения g может быть по4 добрана и отрегулирована вручную. Ограниченное значение результата деления подается на один из входов первого блока умножения 11 и перемножается с величиной приращения оптимизируемого параметра Лх (1), поступающего с выхода сумматора канала настройки 21. К результату умножения двух сомножителей добавляется величина Л (i — 1)в, подаваемая на вход первого блока умйожения

11 от блока с переменным коэффициентом пеу редачи 20.

Новые значения детерминированного

Л; (i) и случайного у (i) шага поиска, полученные на выходах первого 11 и второго 12 блоков умножения соответственно запоминаются в элементах «памяти» 13 и 15 первого 17 и второго 18 блоков задержки, после прихода на эти элементы разрешающего импульса с блока управления 22. Этот же импульс с блока управления 22 сбрасывает элементы «па5)4270

5 вает случайные числа, записанные во входных регистрах распределителя (случайных чи. сел) 6, в его выходные регистры.

Элементы «памяти» 13 и 15 сбрасываются в состояние «ноль» в начале каждого такта, когда информация Х (— 1) и у . — 1) уже переписана в элементы «памяти» 14 и 16 первого 17 и второго 18 блоков задержки соответственно.

Таким образом, к началу каждого последующего такта в элементах «памяти» 13 и 15 запоминаются старые значения Х, (t — 1) и у I(i — 1), которые необходимы для вычисленйя нового значения приращения оптимизируемого параметра Лх,. fi + 1) на последующем шаге поиска экстремума функции Q качества.

Аналогична работа оптимизатора и на всех других шагах поиска, за исключением первого шага, когда в выходные регистры распределителя (случайных чисел) 6 записываются некоторые постоянные заданные числа от отдельного источника питания, имитирующие случайные числа на первом шаге поиска.

Формула изобретения

1. Оптимизатор, содержащий генератор случайных чисел, подключенный к блоку управления, блок вычисления приращения функции качества, первый сумматор, входы которого подключены к выходам первого квадратора, второй сумматор, входы которого подключены к выходам второго квадратора, .первый

6 делитель, одним входом соединненный с блоко а вычисления приращения функции качества, другим — с выходом первого сумматора, а выходом — с ограничителем, и цепи настройки, каждая из которых содержит блок с перемен5 ным коэффициентом передачи, первый блок умножения, вход которого подключен ко входу соответствующего первого квадратора и выходу ограничителя, второй блок умножения, один вход которого подключен к выходу вто10 рого делителя, другой — ко входу соответствующего второго квадратора, первый и второй блоки задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы оптимизатора, он содержит распределитель, вход

15 которого подключен к выходу генератора случайных чисел, а выход — ко входам вторых делителей цепей настройки, каждый блок задержки которых подключен своим входом к выходу соответствующего блока умножения, а

20 выходом — ко входу сумматора канала настройки, при этом выход первого блока задержки подключен к суммирующему входу первого блока умножения через блок с переменным коэффициентом передачи и ко входу

25 выпрямителя — непосредственно, управляющие входы блоков задержки и распределителя подключены к блоку управления, а выход сумматора канала настройки подключен ко входу первого квадратора.

30 2. Оптимизатор по п. 1, отличающийся тем, что блоки задержки выполнены в виде двух, связанных последовательно идентичных элементов «памяти», 514270

Составитель Л. Котляревская

Техред 3. Тараненко

Редактор Л. Тюрина

Корректор Е. Котова

МОТ, Загорский филиал

Заказ № 5200 Изд. № 1363 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5