Многоканальная система оптимального управления

Многоканальная система оптимального управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

--ск:„, ttt) 528еЫЗ

wТ-

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саве Советскик

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.07.74 (21) 2042617;24 (51) Ч. Кл. - 6 05В 13 00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опмбликовано 15.09.76. Бюллетень ¹ 34 (53 ) УД 1х 62-506 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 06.10.76 (72) Автор изобретения

С. Н. Гринченко (71) Заявитель

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к адаптивным системам управления многопараметрическими объектами и может быть использовано для решения широкого круга задач поисковой оптимизации.

Известны многоканальные системы оптималь toro управления, используемые для решения задач поисковой оптимизации многопараметрических ооъектов (1, 2). Эти системы содержат многоканальные оптимизаторы, число каналов которы.; равно числу оптимизируемых параметров объекта. Поиск оптимального состояния объекта управления в таких системах осуществляется путем изменения многоканальным оптимизатором параметров об ьекта управления. Быстродействие rattctn систем определяется числом измерений показателя качества объекта управления, необходимых для перевода объекта,в оптимальное состояние. Число измерений для известных систем, как правило, велико и это значительно сужает область их возможного применения.

Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является многокана Ibная система оптимального управления, содер кащая первый многоканальный оптимизатор, вход которото соединен с выходом объекта управления, а выходы соединены соответственно с первыми входами линейного преобразователя, выходы которого через исполнительный механизм соединены с соответствующими входами объекта управления (3).

Недостатком известной многоканальной си5 кое быстродействие си-темы из-за большого ооъема вычислений при определении новых систем координат объекта.

Цель изооретсния — повышение быстродсй1о ствия системы оптимального управления.

Это достигается ioì, что в многоканальной системе оптимального управления установлеtt»t o tott ttepet< tto»ostt»» второй itttoro «aHa;t»ный оптимизатор, причем выход ооъекта уп15 равленя cocq»t:ен со входами блока переключения и второго многоканального оптимизатора, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами линейного преобразователя, а выходы блока перекгпо- сни» сос20 динены соответственно с управл»ющими входами первого и второго многоканальных оптпмизато1зов.

На чертеже показана о, 1ок-схема предлагаемой многоканальной системы оптимального

25 упр авления.

Систе»a содержит первый и второй многоканальные оптимизаторы 1. 2, линейныи преобразователь 3, олок переключения 4, исполнительный меха и, м 5 и объект управлс;30 ния 6.

Система работает следующим образом.

Оптимизатор 1 вырабатывает значения первых вспомогательных переменных у, (i = 1,2,...

n), которые затем .подаются соответственно на псрвыс входы линейного преооразователя 3.

Поскольку система оптимального управления является многоканальной, то совокупность независимых переменных Объектов управления хь где = 1,, и и совокупность >вспомогательных переменных g;, где i =1,, и, удобно записать в векторном видех II у соогветствснно.

В липс5шом преобразователе 3 осущестH;it!etñÿ >преобразование вектора дополнительH»I>: itcpc tcHitiix у, таким образом, чтобы получить такое зпачсиис вектора х, которос приведет к наилучшему измене!пню показателя качества Q обьскта управления 6. Это линейпрс00разованис,прсдcT313351c! собой р яци 10 >> .>!НО>к спи 5! >! <1трицы (>>1} HB HcK Гор

ttcpHûê .To!it!i»tlI!сл1Л1ых псрсмсипых у и. Олс10В<11 СЛЬНО, Яii;151CTC51 ОПЕР <1ЦИСй ПО<ВОPО 1 а П— мерной системы координат векгора первых до-!

И> !Hit СЛЬНЫХ ПСРСМЕНПЫХ У.

Элементы матрицы (A} представляют собой вторые дополнительные переменные, которые выраоатываются в оптимизаторе 2 и являются его выходными сигналами. Ввиду того, что размерность матрицы (А} линейного преобра3083liii5l П-МСРП>> О BCKTOPB ji/ РЯВНЯ n,, >,(n, 0 число выходов опт;!мизатора 2 равно л - . Быстрый рост этой величины с ростом размерности независимых переменных объекта управления 6 определяет, выбор алгоритма оптимизации оптимизатора 2 как алторитма случайного поиска, который обладает наивысшей скоростью поиска экстремума объектов управления большой размерности по сравнению с регулярными алгоритмами оптимизации.

Особенность линейного преобразования, осущсствляемого с помощью матрицы вторых 10полнитсльны псременных, вырабатываемых оптимизатором 2, заключается в том, ITO при повороте вектора дополнительных переменных

i>> 0>>kIsotIPc1t cIt tl0 изме!, »0! cst Угл ы i> te>KДУ K00Pдипатными векгорами и их масштабы. Это приво I!IT к изме»Опию вектора х псз31шсимых переменных обьскта управления 6 за с:1PT изменения матрицы (A} линейного преооразовяпия даже при отключенном оптимизаторе 1, т. с. при отсутствии и,>,:oíñí;!й вектора у. В последнем случае система реализует «матричt I i>I i i >> И01! K, Is то П1зс м и K 3 K Hot! It 3.3 !i

МС110111151 ВС КТОP 3 i/ Оптtt>> И 33 1 OPOI>l В СИ СТО vlC реализуется «матрично — векторный» поиск.

Ь;!ок переключения 4 управляет работой оптимизаторов 1 и 2 следующим образом. Сначала включается оптимизатор 2. Он работает до тех пор, пока не будет найдено значение вектОр3 незавпси Ibid Itcpc.5tcHHI>ix Oá 1>OKTB t"TllIP3i !СИИ5! Х, ПРИ KOTOPÎ>1 ПОКЯЗЯТС t КЯЧС"1 Ва 00 ЬЕКТЯ >ЛiiPBÐËCII><151 >>><1 У<1ШЯЕТС51 ПО СРЗВ

iieHИЮ С ИСХОДНЫМ ОГО ЗНB

Q (х) (Q (хо). 8 этот момент пайде»11;151 матрица (A} фиксируется в линейном преобразователе 3, блок переключения 4 отключает оптимизатор 2 и подключает оптимизатор 1.

Оптимизатор 1 осуществляет дальнейшее улучшение показателя качества Q объекта управления, изменяя вектор у. В этот момент, когда показатель качества объекта управления начнет ухудшаться, блок переключения 4 от1!)

iio»acт oitTkuiII3aT0p 1 и вновь включает оптимизатор 2, который начинает поиск íîвои системы координат переменных оптимизируемого объекта (т. е. осуществляется матричный поиск).

Возможен другой режим работы блока перскспочения 4 и,,следовательно, всей системы оптимальногO управления — режим парных проопых движс5!и!!. В этом режиме на каждом шягс поиска включается вначале оптимизатор 2 (оптих!Пзато р 1 отключен) и генерируется поисков»>!й вектор х!> для которого фиксируется показатель качества Q (х,), а затем вкл!О>!Яетс5! оптимизатор 1 (оптимизатор 2 отключен, т. е. матрица (А} фиксирована), генерируется поискоьый вектор х и фиксируется показатель качества Q (х ) . Если одно из пробHill движений привело к улучшению показателя качества О, то производится рабочее д>виЗо жение в найденном направлении соответствующим оптимизатором, если об- — то раоотает наилучший оптимизатор. После окончания движения переходят к следующему шагу поИСКЯ.

Использование второго многоканального оптимизатора и блока переключения в системе позволяет упростить операции определения значений элементов матрицы линейного

4t преооразования переменных объекта управления.

В предлагаемой системе производится меньiHce по сравнению с известным число измерений показателя .качества .объекта и тем

45 самым повышается ее быстродейст>вие.

Модельные исследования показали, что быстродейс !вис предлагаемой многоканальной системы оптимального управления выше, чем у известных c»cicм глптимального управле-!!5!5!> работающих по методам наискорейшего

ci. 5 ска, Г31 са — Зайдена, Розенброна, особенг»> иа начальном этапе oптимизации.

Формула изобретения

Многоканальная система оптимального у!правления, содержащая первый многоканальный оптимизатор, вхад которого соединен с

6,) выходом объекта управления, а выходы соединены соответственно с первыми:входами ли1 сйногG преобразователя, IBI 1 0Jû которого срез исполнительный механизм соединены с соответствующими входами объекта управле-!

>5 11иЯ, О 1 л li и 3 10 ill 3 и с и 1 ем, что, с Це.зьlо по528543

Составитель Ю. Г.падков

Техред Е. Лодурушина

Редактор Н. Каменская

Корректор Е. Хмелева

Заказ 2007, 8 Изд. ¹ 1593 Тираж 1029 Подиисиое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров C.(.ÃÐ ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, jI(-35, Раушская иаб., д. 4 5

Типография, ир. (вилкова, 2 вышения быстродействия системы оптимального управления, в ней у становлены блок переключения и второй многоканальный оптимизатор, выход объекта управления соединен со входами блока |переключения и второго многоканального оптимизатора, выходы которого соединены соответственно ico вторыми входами линейного преобразователя, а выходы блока переключения соединены соответственно с управляющими входами первого II второго многоканальных оптимизаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Растригин Л. A. Системы экстремального управления, М., «Наука», 1974 г., стр. 356—

359.

2. Воронов А. Л. Основы теории автоматиче кого управления, часть III, «Энергия», Л., 1970 г., стр. 179 — 185.

3. Розенброк \. и др. Вычислительные мето10 ды,для инженеров-мимиков, М., «ÌIIð», 1968г., стр. 44 4 (прототип).