SU1310773A1 - Система автоматической оптимизации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  и может быть использовано дл  оптимизации параметров регулирующих и управл ющих систем. Цель изобретени  - повышение быстродействи  системы автоматической оптимизации. Система содержит объект 1 оптимизации, состо щий из задатчика 2, блока 3 сравнени , регул тора 4, исполнительного органа 5, обьекта 6 управлени , датчика 7, блока 8 расчета критери , модели объекта оптимизации в количестве п, соответствующем количеству оптимизируемых параметров объекта (Л фие.1

Description

оптимиза1,1;ии, масштабирующие блоки 17, 18 и 1.9, блок 20 планировани  эксперимента, блоки 21 и 23 пам ти, командньм блок 22, анализатор 24 выходов объекта оптиьшзации, блоки расчета координат отраженной вершины сиьшлекса 25 и 26, блок 27 запоминани  наилучших входов объекта оп тимизации и переключаюп1ий блок 28. Введение в систему автоматической оптимизации моделей оптимизируемого объекта, второго блока коор динат отраженной вершины симплекса, блока запоминани  наилучших входов и переключающего блока дает возможность на каждой итерации поиска pea лизовать на объекте оптимизации и его модел х воздействи , соответст1

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  и может быть использовано дл  оптимизации параметров регулирующих и управл ющих систем, например, в аглодоменных и сталеплавильных цехах, а также в проектно-конструкторских организао.и-  х при настройке создаваемых систем управлени .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  системы автоматической оптимизации.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматической оптимизации; на фиг. 2 - блок-схема первого блока пам ти; на фиг. 3 - блок-схема командного блока; на фиг. 4 - блок-схема анализатора выходов объекта оптимизации; на фиг. 5 - блок-схема первого и второго блоков расчета координат отраженной вершины симплекса; на фиг. 6 - блок-схема блока запоминани  наилучших входов объекта оптимизации; на фиг. 7 - блок-схема переключающего блока; на фиг. 8 - траектории движени  симплекса в предлагаемой системе (а) и в системе-прототипе (б); на фиг. 9 - временные диаграммы формировани  управл к цих сигналов командным блоком.

Система автоматической оптимизации (фиг. 1) содержит обтэект 1 оптимизации , включающий задатчик 2, блок

310773

вующие всем без исключени  вершинам симплекса, обновл   тем ca rьiм информацию об откликах оптимизируемого объекта. В услови х дрейфа экстремума статических характеристик оптимизируемого объекта, в частности системы регулировани , обусловленного изменени ми свойств, это позвол ет исключить ошибочные решени  при выборе и отражении наихудших верпин, ускор   отслеживание дрейфа экстремума , а на кажл,ой итерации поиска производить отражение не одной, а двух наихудггих вершин симплекса, сокраща  тем самым число итераций, необходимых дл  определени  оптимального воздействи . 9 ил., 1 з.п. (h-лы.

5

3 сравнени , регул тор 4, исполнительный орган 5, объект 6 управлени , датчик 7 и блок 8 расчета критери  , модели 9-1 , , . . , 9-j , . . ,, 9-п объ- екта оптимизации в количестве п, соответствующем количеству оптимизируемых параметров (входных воздействий ) объекта оптимизации, состо щие из блоков 10-1,...,0-J,...,0-п сравнени , блоков 11 -1,. . .,11 -j, . . ., 11-п сравнени , моделей 12-1,..., 12-J,...,12-п регул тора, блоков 13-1,.,.,3-J,...,3-п сравнени , моделей 1 4-1 , . , . , 1 4-j ; ..., 4-п ис- . полнительного органа, моделей 15-1,.., 15-J , . . .,15-п объекта управлени  и блоков 16-1,...,6-J,...,6-п расчета критери , а также масштабиругацие блоки 17-19, блок 20 планировани  эксперимента, блок 21 пам ти, командный блок 22, блок 23 пам ти, анализатор 24 выходов объекта оптимизации, блоки 25 и 26 расчета координат от- раженной вершины симплекса, блок 27 запоминани  наилучших входов объекта оптимизации и переключающий блок 28.

Первый блок 2,1 пам ти (фиг. 2) содержит первый коммутирующий блок

29,состо щий из первых блоков клю- 0 чей в количестве (п+) с 29-Г по 29 (п+1), второй коммутирующий блок

30,состо щий из вторых блоков ключей в количестве (п+1) с 30-1 по 300

ве n с 60-1 по 60-п, и третий суммирующий блок 61, состо щий из сумматоров в количествеn с 61-1 по 61-п. Блок 27 запоминани  Наилучших, входов объекта оптимизации (фиг.6) содержит восьмой коммутирующий блок

62,состо щий из восьмых блоков ключей в количестве (п+1) с 62-1 по 62-(п+1), четвертьтй суммирующий блок.

63,состо щий из четвертых сумматоров в количестве n с 63-1 по 63-п,

и третий блок 64 элементов пам ти.

Переключающий блок 28 (фиг. 7) содержит дев тый 65, дес тый 66, 5 одиннадцатый 67 и двенадцатый 68 блоки ключей, п тый суммирук дий блок 69, состо щий из п тых сумматоров в количестве n с 69-1 по 69-п, последовательно соединенные второй источfO

(п+1), первые суммирующие блоки 31-1,.,.,31-j,...,31-(п+1) в количестве (п+1), каждый из которых содержит первые сумматоры в количестве

n с (ЗЫ)-1 по (31-1)-пс

(31-j)-l по (31-j)-n,..., с 31-(п+ +)- по 31-(п+1)-п, первый запоминающий блок 32, состо щий из первых блоков элементов пам ти в количестве (п+1) с 32-1 по 32-(п+1), каждый из которых, в свою очередь, состоит из п элементов пам ти.

Командный блок 22 (фиг. 3) содержит последовательно соединенные первый источник 33 посто нного сигнала и п тый блок 34 сравнени , интегратор 35, первьй ключ 36, последовательно соединенные мультивибратор 37, первый 38, второй 39, третий 40, четвертый 41 и п тый 42 блоки задержки, 20 ник 70 посто нного сигнала и третий шестой блок 43 задержки, третий ком- ключ 71, а также щестой суммирующий блок мутирующий блок 44, состо щий из третьих блоков ключей в количестве (п+1) с 44-1 по 44-(п+1), второй запоминающий блок 45, состо щий из вто-25 систему регулировани , например до- рых блоков элементов пам ти в коли- затор сыпучего материала типа С-864, честве (п+1) с 45-1 по 45-(п+1 ).

Анализатор 24 выходов объекта оптимизации (фиг. 4) содержит первый блок 46 определени -максимума, блок 47 определени  минимума, блок 48 шестых блоков сравнени  в количестве (п+1) с 48-1 по 48-(п+1), блок 49 вторых ключей в количестве (п+1) с 49-1 по 49-(п+1), блок 50 седьмых блоков сравнени  в количестве (п+1) с 50-1 по 50-(п+1), блок 5 восьмых блоков сравнени  в количестве (п+1) с 51-1 по 51-(п+1), второй блок 52 определени  максимума, а также четвертый 53, п тый 54 и шестой 55 блоки ключей.

Первый 25 и второй 26 блоки расчета координат отраженной вершины симплекса имеют одинаковую структуру (фиг.5) и содержат седьмой ком- : Мутирующий блок 56, СОСТОЯЩИЙ из седьмых блоков ключей в количестве (п+1) с 56-1 по 56-(п+1), второй суммирующий блок 57, состо щий из сум- коэффициенты регул тора, в частнос- маторов в количестве n с 57-1 по ти коэффициент усилени  К и врем  57-п, четвертый блок 58 масштабировани , состо щий из масштабирующих блоков в количестве n с 58-1 по 58-п,

72, состо щий из шестых сумматоров в количестве (п+1) с 72-1 по 72-(п+1). Объект 1 оптимизации содержит

состо в1ий из регул тора 4, представл ющего собой, например, регулирующий блок с аналоговой автоподстрой-

30 кой, реализующего ИИ-закон регулировани , исполнительного органа S в виде электропривода, объекта 6 управлени  , например ленточного питател , и датчика 7, например ма тни35 кового массоизмерител . Первый блок 8 и вторые блоки 16-1,...,16-п расчета критери  вьшолнены каждый в виде последовательно соединенных квадратора, представл ющего собой

40 блок умножени , первый и второй входы которого соединены между собой, и апериодического звена. На выходе регул тора формируетс  сигнал управлени  скоростью движени  электропри45 вода 5. Выходом Z объекта 6 управлени   вл етс  расход дозируемого материала. Вектор X., оптимизируемых входных воздействий объекта 1 оптимизации включает в себ , настроечные

изодрома Ту. РЫХОД У объекта оптимизации характеризует достигаемую точность дозировани  и представл ет 55 собой, в частности, средний квадрат ошибки дозировани .

блок 59 дев тых блоков сравнени , сос го щий из блоков сравнени  в количестве n с 59-1 по 59-п, п тый блок 60 масштабировани , состо щий из масштабирующих блоков в количест07734

ве n с 60-1 по 60-п, и третий суммирующий блок 61, состо щий из сумматоров в количествеn с 61-1 по 61-п. Блок 27 запоминани  Наилучших, входов объекта оптимизации (фиг.6) содержит восьмой коммутирующий блок

62,состо щий из восьмых блоков ключей в количестве (п+1) с 62-1 по 62-(п+1), четвертьтй суммирующий блок.

63,состо щий из четвертых сумматоров в количестве n с 63-1 по 63-п,

и третий блок 64 элементов пам ти.

Переключающий блок 28 (фиг. 7) содержит дев тый 65, дес тый 66, 5 одиннадцатый 67 и двенадцатый 68 блоки ключей, п тый суммирук дий блок 69, состо щий из п тых сумматоров в количестве n с 69-1 по 69-п, последовательно соединенные второй источfO

20 ник 70 посто нного сигнала и третий ключ 71, а также щестой суммирующий блок 25 систему регулировани , например до- затор сыпучего материала типа С-864,

ник 70 посто нного сигнала и третий ключ 71, а также щестой суммирующий блок систему регулировани , например до- затор сыпучего материала типа С-864,

72, состо щий из шестых сумматоров в количестве (п+1) с 72-1 по 72-(п+1). Объект 1 оптимизации содержит

ник 70 посто нного сигнала и третий ключ 71, а также щестой суммирующий блок систему регулировани , например до- затор сыпучего материала типа С-864,

коэффициенты регул тора, в частнос- ти коэффициент усилени  К и врем 

состо в1ий из регул тора 4, представл ющего собой, например, регулирующий блок с аналоговой автоподстрой-

кой, реализующего ИИ-закон регулировани , исполнительного органа S в виде электропривода, объекта 6 управлени  , например ленточного питател , и датчика 7, например ма тникового массоизмерител . Первый блок 8 и вторые блоки 16-1,...,16-п расчета критери  вьшолнены каждый в виде последовательно соединенных квадратора, представл ющего собой

блок умножени , первый и второй входы которого соединены между собой, и апериодического звена. На выходе регул тора формируетс  сигнал управлени  скоростью движени  электропривода 5. Выходом Z объекта 6 управлени   вл етс  расход дозируемого материала. Вектор X., оптимизируемых входных воздействий объекта 1 оптимизации включает в себ , настроечные

коэффициенты регул тора, в частнос- ти коэффициент усилени  К и врем 

изодрома Ту. РЫХОД У объекта опти коэффициенты регул тора, в частнос- ти коэффициент усилени  К и врем 

мизации характеризует достигаемую точность дозировани  и представл ет 55 собой, в частности, средний квадрат ошибки дозировани .

Используемые в модел х 9-1,. ..,

9-п модели 12-112-п регул тора

выполнены кажда  в виде последова51 тельно соединенных блока делени , интегратора и сумматора, последовательно соединенных блока умножени  и масштабирующего блока, причем первые входы бл ока делени  и блока умножени  соединены между собой и  вл ютс  входом модели регул тора, выход масштабирующего .блока соединен с вторым входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом модели регул тора , вторые входы блока делени  и блока умножени   вл ютс  управл ющим входом модели регул тора, причем на второй вход блока делени  поступает сигнал о величине времени изодрома Т, а на второй вход блока умножени  подаетс  сигнал о величине коэффициента усилени  К„. Модели 14-114-п выполнены, например , в виде интегрирующих звеньев, а модели 1 5-1 , , .. ,-1 5-п объекта управлени  - например, в виде последовательно соединенных блока задержки и апериодического звена.

Блок 20 планировани  эксперимента содержит задатчики в количестве П (п+1), объединенные в группы по п задатчиков в каждой группе. Сигналы на выходах задатчиков каждой j-й гру пы (, (п+1)) определ ют значени  входных воздействий Х{(Х,,...,

WКI }

X ..,.,.,Х„ ), соответствующих матрице симплекс-плана, реализуемого на начальном этапе поиска. Выходы каждой группы задатчиков соединены с соответствующими выходами блока планировани  эксперимента.

Второй блок 23 пам ти содержит блок элементов пам ти, состо щий из элементов пам ти в количестве (п+1) и блок ключей, состо щий из ключей в количестве (п+1). Управл ющие входы ключей соединены между собой и подключены к управл ющему входу второго блока пам ти. Информационные входы ключей подключены к соответствующим информационным входам второго блока пам ти, а их выходы соединены с входами соответствующих элементов пам ти, выходы которых, в свою оче- .редь,  вл ютс  информационными выходами второго блока пам ти. На чертежах обозначено:

Х (х,. . .,Х ,. . .,х,) - вектор входов объекта оптимизации;

2 ,1 П|1- J

(х

ij ° , j 9 П+1

(,,, ./. ,x(H.i) - векторы

3. 6

входов соответстнующнх моделей объекта оптимизации;

YI - выход об1,екта оптимизации; Yj , . . , ,У,|- S . . . sY - выходы соот- ветствующих моделей объекта оптими- 3 ации;

/... ,.N ..N V v л-I i,x , . . . , X j , . . . , , Aj ( . x v x - vx , . . . ,x... , . . . ,X|j. j , . . . ,л„, („,, X J . . х„%,) - векторы начальных входных воздействий, соответствующих матрице насы11(енного плана эксперимента (симплекс-плана), реализуемого на начальном этапе по

иска;

X (х ;

мм и

,мик

)

0

5

0

5

вектор входов объекта оптимизации, которому соответствует наилучшее Q значение отклика (в данном случае минимальное Уд, значение выхода объекта оптимизации ) после k-й итерации цоиска;

, ° ,(cMs си 5 тор координат первой отраженной вершины симплекса, подлежащий реализации на (.+ 1)-й итерации поиска;

(.+г 1,1 Ч-2 з - -к+г 1c4-2 вектор координат второй отраженной

веришны симплекса (с учетом вериганы с координатами Х), представл ющий собой второй вектор входных воздействий , подлежащий реализации на (k+l)-й итерации цоиска;

Х(,.. . , ,,.,х°) - вектор

координат первой наихудшей вершины симплекса, соответствующей минимальному -значению отклика (первого наихудшего отклика) на k-й итерации;

(v°л- vO 1,1.-1 - . - I lKfi ° k+f- прогнозируемьш на момент (k+l) вектор координат второй наихудшей вершины симплекса, соответствующий второму наихудшему значению отклика

,,«CJKC

У , который имеет место после реализации вектора входов ; A(ai5 . . . ,aj, . . , ), С(с , . . . ,с,|-, . ...,С|,,) и D (d 5... ,d , о . . ,d.j) - векторы управлени , определ ющие координаты бло0 ков .элементов пам ти первого блока пам ти, в которых записаны соответственно векторы Х|,, X., и ; Х (х , . . , ,x.j, . . . ,х„) - вектор входных воздействий, поступающих на за5 пись в первый блок пам ти; L(l,.., 1 ,...,1) - вектор управлени , определ ющий координаты блока элементов пам ти в первом блоке пам ти, в который должен быть записан вектор X;

- сигналы управлени , формируемое командным блоком и определ ющие последовательног.ть выполнени  операций в системе автоматической оптимизации; и - управл ющие воздействи  формируемые регул тором оптимизируемой системы регулировани ; Z - вы- ход оптимизируемой системы регулировани ; и1 ,...,и - модельные значени  управл юв1их воздействий, форми- руемые модел ми регул тора; Z,..., Z - модельный выход оптимизируемой системы регулировани ; Z - заданное значение выхода системы регулировани ; У - выход объекта оптими- зации, представл ющий собой оценку критери  качества функционировани  оптимизируемой системы регулировани , в частности Оценку величины среднего квадрата ошибки регулиро- вани ; У ,. , . ,Уу ,. . . ,У„ - выходы соответствующих моделей объекта оптимизации .

Система автоматической оптимизации работает следующим образом.

Объект оптимизации представл ет собой систему автоматического регулировани  (САР), состо щую из задатчи- ка 2, первого блока 3 сравнени , регул тора 4, исполнительного органа 5, объекта 6 управлени  и датчика 7, качество функционировани  которой оцениваетс - в первом блоке 8 расчета критери , на вход которого подаетс  сигнал о текущих значени х отиб ки регулировани  с выхода первого блока 3 сравнени . На выходе блока 8 формируетс  сигнал У (t) о текущем значении критери  качества функционировани  системы, в частности среднего квадрата ошибки регулировани :

t

y(t) ( z(e)-Z(9f-d0,

Р . г t-Tcp

где Тер- величина интервалов усредне ни , завис ща  от величины посто нной времени инерции Т апериодического звена, вход щего в состав блока 8,

Задача оптимизации объекта заключаетс  в определении и реализации таких значений его входов, представл ющих собой настроечные параметры регул тора, при которых минимизиру- етс  величина У . Сигналы Х (х ,. X,. ,.. , ,х„) о текущих значени х п настроечных параметров регул тора 4 поступают на его управл ющий вход.

Параллельно с объектом оптимизации в том же масштабе времени функционируют его модели 9-1,. . . ,9-j ,. . , 9-п в количестве п, соответствующем числу п оптимизируемых параметро регул тора.

Масштабирующие блоки 17-19 используютс  дл  согласовани  выходов объекта I оптимизации с входами его моделей . Моделирование оптимизируемой САР в модел х 9-1,...,9-п осуществл етс  в приращени х к реализуемым в этой САР режимам регулировани , т.е. значени  выхода 7. моделируемой САР рассчитываютс  в результате корректировки значений выхода Z оптимизируемой САР по разнице управл ющих воздействий, формируемых регул тором и и его моделью U с учетом динамики преобразовани  изменений U в изменении Z. С этой целью в блоке 13-J сравнени  из сигнала U(t) вычитаетс  сигнал U(t) с выхода модели регул тора. Полученный сигнал разности dU-(t), проход  через последовательно соединенные модели 14-j исполнительного органа, реализующую оператор ф(р), и модель 15-j объекта управлени , реализукщую оператор Ф2(р), преобразуетс  в сигнал корректировки 4 Z(t) выхода, который вычитаетс  в блоке 10-j сравнени  из сигнала Z(t). В результате на выходе блока 1 О-j сравнени  формируетс  сит- нал Z(t), соответствующий величине текущего значени  выхода моделируемой системы, который в блоке 11 -i сравнени  вычитаетс  из сигнала Z(t). Полученный сигнал модельной ошибки системы регулировани  поступает с выхода блока 11-j сравнени  на вход модели 12-j регул тора и на вход блока 16-j расчета критери , выполн ющего те же функции , что и блок 8 расчета критери . Таким образом, процесс моделировани  САР в j-й модели объекта оптимизации может быть описан в операторной форме виражением

Z(p)Z(p)- с(р)ф(р)и(р)-u (p)J;

U(p)({.p(p)z(p)-Zj(p).

где Фр(р) - оператор модели регул тора .

Это выражение справедливо только дл  временных интервалов, когда переходные процессы, обусловленные

изменени ми параметров регул тора, завершены. На выходе блока 16-j формируетс  сигнал о текущем значении критери  качества функционировани 

моделируемой САР t

y,(t) ( Z.(e)-Z7(9), icp J

fc-Tcp

 вл ющийс  выходом модели 9-j оптимизируемого объекта.

,Х;

,Р

Сигналы Х; (х ,..., ,...,. о текущих значени х настроечных параметров модели 12-j регул тора поступают на ее управл нлдий вход.

Благодар  использованию сигналов и, Z и Z оптимизируемой САР в модел х оптимизируемой системы полностью воспроизвод тс  услови  работы оптимизируемой САР, т.е. в моделируемых системах воспроизвод тс  те же не- контролируемые возмуи1ающие воздействи  и воздействи  по задающему входу , вли нию которых подвержена оптимизируема  САР. Так как моделирование в модел х 9-1,...,9-п осуще- ствл етс  в приращени х к реализуемым в оптимизируемой САР режимам и

М

диапазон изменений 4Uj сравнительно невелик, то динамика преобразований

весьма точно описываетс 

Г -J

простыми линейными операторами, реализуемыми в модели 14-J исполнительного органа и модели 15-j объек тй управлени . Таким образом, если параметры объекта 6 управлени  мен ютс  очень медленно (что в реальных системах регулировани  технологических процессов, например, в металлургии не  вл етс  редкостью),модели 14-J и 15-J в период оптимизации сохран ют свою адекватность,а дрейф экстремума характеристик оптимизируемой САР обусловлен изменени ми свойств действующих на нее возмущений , то модели 9-,..,,9-п обеспечивают адекватное воспроизведение режимов реально функционирующего оптимизируемого объекта. Это значит, что любому из воздействий Х;, реализованному в модели объекта оптимизации , соответствует отклик У- тако же, какой был бы получен в реальном объекте оптимизации при реализации в нем этого воздействи .

При наличии дрейфа экстремума характеристик объекта оптимизации ха- рактер откликов У- на воздействи  i j-l (n+1) ,соответствук цие вершинам симплекса, может существенно

o

о 5

0

мен тьс . Этот факт в обычной процедуре симплекс-метода поиска экстре- : мума не учитываетс , и выбор наихудшей (отражаемой) вершины производитс  в предположении, что значени  откликов на реализованные ранее воздействи  сохранились на прежних уровн х . В результате - не.соответствующие действительности решени  по определению наихудшей вершины симплекса , выбор неверного направлени  движени  симплекса и замедление всей процедуры оптимизации. Дл  устранени  этого недостатка необходимо на каждой операции поиска уточн ть информацию об отютиках У- на воздействи  Х- по всем вершинам симплекса. Выполнить это условие при реализации воздействий только на объекте оптимизации невозможно. Однако,благодар  введению в систему автоматической оптимизации моделей 9-1,...,9-п объекта 1 оптимизсщии в количестве п эта проблема ревшетс , так как на каждой итерации поиска реализуютс  воздействи , соответствующие всем (п+1) вершинам симплекса: из командного блока 22 Х поступает на вход объекта оптимизации, а Х2,...,Х-,.., Х|, одновременно с X поступают на входы соответствующих моделей. 9-1,.., 9-(J-1),...,9-п. Получаемые на объекте оптимизации и на его модел х отклики У.

5

0

5

0

5

1

,У одновременно фиксируютс  во втором блоке 23 пам ти.

При реализации воздействий, соответствующих координатам отраженной вершины симплекса, на объекте оптимизации могут возникнуть серьезные нарушени  в функционировании объекта оптимизации. Во избежание этого в предлагаемой системе предусматриваетс  реализаци  воздействий, соответствующих координатам отражаемой вершины , только на модел х объекта оптимизации . На объекте оптимизации на каждой последующей итерации поиска реализуютс  воздействи  Х, соответствующие координатам Х наилучшей вершины симплекса (т.е. той, которой соответствует наилучший отклик , в частности, ) определенной по результатам предшествующей итерации поиска,

В рассматриваемой системе автоматической оптимизации на каждой последующей итерации поиска реализуетс  не только воздействие Х., определ емое в процессе отражени  первой наихудшей вершины Хц;, найденной по результатам предшествующей итерации, но прогнозируетс  и отражаетс  наихудша  из с вершин X симплекса (втора  наихудша  вершина), которой соответствует : наихудшее значение отклика У после реализации воздействи  -j. Сущ- ность такого прогнозировани  заклю- jg чаетс  в предположении, что отклик, соответствующий Xj,, полученный после его реализации, окажетс  не самым худшим из множества откликов, соответствующих вершинам симплекса.

15

Таким образом, в качестве наихудшей вершины Х принимаетс  вершина , которой соответствует наихудший ..макс

t+i

из множества откликов У,

1

У:,...,У„, полученного после исключени  из множества У, , .. . ,У,- , . .. ,У..

макс

отклика У

Координаты второй отраженной вершины определ ютс  по формуле

у + J у

ьг х. п tr, Ч.

, ,tk. (1,

Ht

..

- множество вершин симплекса после отражени  вершины Х, за исключением прогнозируемой- наихудшей вершины

ы-

Оба воздействи  -Х| и Х одновременно реализуютс  в модел х объекта оптимизации на последующей итерации поиска. Таким образом, на каждой итерации поиска осуществл етс  отражение не одной, а двух вершин симплеса , что приводит к существенному ускорению процедуры поиска.

Сущность описанной процедуры отражени  вершин симплекса и реализации воздействий, соответствующих этим вершинам, может быть нагл дно по снена дл  случа  оптимизации системы с пи-регул тором. Множество оптимизируемых входов системы включает в себ  два настроечных параметра регул тора, а именно коэффициент усилени  Ку и врем  изодрома Тц, т.е. , Х(х,,х), х,К,, . Пример графика движени  симплекса дл  этого случа  изображен на фиг. 8ее (дрейф экстремума характеристик объекта оптимизации отсутствует.

После реализации исходного симплекс-плана , соответствующего вершинам bj), C(j (причем воздействи .

с : g 15

0

5

40

эл

45

50

55

соответствующие вершинам а и Ъ, реализованы на модел х объекта оптимизации , а воздействи , соответствующие вершине Сд, реализованы на объекте оптимизации) получены отклики У(ар), У(Ь(,) и У(СО), характеризующие ошибку регулировани , причем У (bo) 7 у(ср) у(ао).

На первой итерации поиска отражаютс  вершина симплекса а, Ь, Ср и вершина с симплекса a,,. Со, Ь. Настроечные параметры х и Х2, соответствующие вершинам Ь и с вновь сформированного симплекса а, Ь, с реализуютс  в модел х оптимизируемой системы, а параметры, соответствующие вершине а, - в регул торе оптимизируемой системы, так как в симплексе а, Ь, Ср вершине а соответствует наилучший отклик. Пунктирными стрелками на фиг. 8а отмечена последовательность изменени  параметров настройки регул тора оптимизируемой системы. Цифры возле этих стрелок указьшают номер итврации поиска , после которой осуществл етс  изменение настроек регул тора оптимизируемой системы. После реализации симплекса а, Ь, с получены отклики у(а5) 7 уСсО y(bi).

На второй итерации поиска отражаютс  вершина , симплекса а, Ь, Ci и вершина симплекса Ь , с , а„. Параметры, соответствукнцие вершинам а и Cj вновь сформированного симплекса Ц, а, с, реализуютс  на модел х оптимизируемой системы, в регул торе оптимизируемой систеьф реализуютс  параметры, соответствукнцие вершине Ь. После реализации симплекса Ь, а2, Cj получены отклики у(Ь)- (с2) -ууСаа).

На третьей итерации поиска отражаютс  вершина Ь ъ симплекса Ь, а2 С2 и вершина симплекса а, с j bj. Параметры, соответствующие вершинам bj и с вновь сформироваииого симплекса а, Ь, Cj, реализуютс  в модел х системы, а параметры, соответствующие вершине а - в регул торе оптимизируемой системен. После реализации симплекса а, bj, с получены отклики у (а г) У (Сд ) У (Ьз )

На четвертой итерации поиска отражаютс  вершина симплекса а, Ь, Cj и вершина симплекса bj, Cj, а. Параметры, соответствукнцие вершине bj вновь сформирован- иого симплекса Ь, а4, с., реализу131310773

ютс  в регул торе оптимизируемой сие- X темы, а параметры, соответствующие вершинам а и с, - в модел х системы . После реализации симплекса

14

, На фиг, 9 изображены диаграммы, отражающие динамику этих сигналов.

Сигнал f формируетс  однократно только в момент tg запуска системы

с автоматической оптимизации. По этому сигналу в первом блоке 21 пам ти производитс  запись в блоки элементов пам ти сигналов о начальных вход- ньсх воздействи х , . . . ,,

fO поступающих на его вход с выхода блока 20 планировани  эксперимента и

Ц, а4, С4 получены отклики уСа) У(С4) У(ЬЗ).

На п той итерации поиска отражаютс  вершина ,. симплекса Ъ , а, С4 и вершина (. симплекса bg , с., а-t Входные воздействи  регул тора оптимизируемой системы не мен ютс . Его параметры по-прежнему соответст- соответствующих матрице насьш1енно- вуют вершине bj. Параметры, соответ- го плана эксперимента (симплекс-пла- ствующие остальным вершинам симплек- на) , Эти сигналы с выхода первого са bj, Яе, Cj, реализуютс  в модел х ff блока 21 пам ти поступают на вход оптимизируемой системы. После реали- командного блока, где в момент tg+Тр

по сигналу f-, записываютс  в соответствующие блоки элементов пам ти и поступают с информационных выходов

Таким образом, на п той итерации 20 командного блока в виде сигналов

Х , .... ,Х;,. , . jXf,,. на вход объекта оптимизации (сигнал Х) и на входы соответствующих моделей 9-1,...,9-п объекта оптимизации (сигналы Xj,..., Таким образом, на объзации симплекса Ь, а,- с получены отклики У (аg-} у У (с g) у(Ьз).

поиска в данном примере происходит зацикливание симплекса относительно вершины Ь, , параметры которой  вл ютс  оптимальными и реализуютс  в регул торе оптимизируемой системы на- 25 Xj,...,X чина  с четвертой итерации поиска. екте оптимизации в его модел х од- Дл  сравнени  на фиг. 85изображе- повременно реаг изуютс  все воздей

на траектори  движени  симплекса и соответствующих изменений параметров регул тора оптимизируемой системы ре гулировани  при использовании обычной процедуры симплекс-метода поиска , реализуемой, в частности, в системе-прототипе в тех же услови х. Как видно из фиг. 86, зацикливание симплекса относительно вершины с оптимальными параметрами (в данном случае вершина Ь) происходит только на дев той итерации поиска, т.е. только .на восьмой итерации поиска могут быть определены и реализованы в регул торе оптимизируемой системы оптимальные параметры, в то врем  как в предлагаемой системе оптимальные параметры реализуютс  в регул - торе начина  с четвертой итерации поиска.

В системе оптимизации процедуры отражени  вершин симплекса формирова

ние воздействий Х,...,Хj,...,Х„,, 50 2А выходов. В этом блоке определ ют- поступающих на входы объекта оптими- с  координаты ,n+l первого у эации и его моделей, осуществл етс  и второго пакхудшкх откликов следующим образом.

На управл ющих выходах командного блока 22 формируютс  сигналы f.-f, определ ющие последовательность всех операций в системе автоматической оптимизации, св занных с формированием воздействий Х,..,Х :,..

М.ИН

и наилучшего отклика У

В момент t сигнал f снимаетс ,

55 а с выхода командного блока 22 на первый управл ющий вход анализатора 24 вькодов поступает сигнал f,. Одновременно этот сигнал поступает на

. седьмой управл ющий вход переключаю14

X

, На фиг, 9 изображены диаграммы, отражающие динамику этих сигналов.

Сигнал f формируетс  однократно только в момент tg запуска системы

автоматической оптимизации. По этому сигналу в первом блоке 21 пам ти производитс  запись в блоки элементов пам ти сигналов о начальных вход- ньсх воздействи х , . . . ,,

поступающих на его вход с выхода блока 20 планировани  эксперимента и

соответствующих матрице насьш1енно- го плана эксперимента (симплекс-пла- на) , Эти сигналы с выхода первого блока 21 пам ти поступают на вход командного блока, где в момент tg+Тр

. , и ую ти

из р

стви , соответствугадие координатам

вершин симплекса.

По истечении времени Т, складывающегос  из времени Т, , необходимого дл  завершени  переходного процесса в объекте оптимизации и его модел х, обусловленного изменением

входных воздействий, и из времени , TCP усреднени  при оценке показателей качества У , . . . ,У ,. , . ,У, функциоировани  оптимизируемого объекта и его моделей, в момент t на выходе

блока 22 формируетс  сигнал f.. Этот сигнал поступает на управл ющий вход второго блока 23 пам ти, где в этот момент производитс  запись откликов

30

У-, (т«-1 объекта оптимизации и его 45 моделей на реализованные входные воздействи .

Сигналы об откликах У,...,У с информационных выходов блока 23 пам ти поступают на входы анализатора

50 2А выходов. В этом блоке определ ют- с  координаты ,n+l первого у и второго пакхудшкх откликов

50 2А выходов. В этом блоке определ ют- с  координаты ,n+l первого у и второго пакхудшкх откликов

М.ИН

и наилучшего отклика У

В момент t сигнал f снимаетс ,

55 а с выхода командного блока 22 на первый управл ющий вход анализатора 24 вькодов поступает сигнал f,. Одновременно этот сигнал поступает на

. седьмой управл ющий вход переключающего блока 28, По сигналу fj на первом выходе анализатора 23 вмходов

формируетс  сигнал А о координате

..макс j первого наихудшего отклика У ,

поступающий на управл ющий вход первого блока 25 расчета координат отраженной вершины симплекса, на информационные входы которого с выхода первого блока 21 пам ти поступают сигналы К, ,...,Х.о координатах реализованных воздействий. В блоке 25 по сигналу А определ ютс  координаты первой наихудшей верпшны симплекса Х, которой соответствует первый наихудший отклик У jj, и рассчитываютс  координаты Х соответствующей отраженной вершины. Расчет выполн етс  в соответствии с формулой .. С выхода блока 25 сигнал

В момент t4 сигналы 4, Xj., X, L на выходах и входах соответст вующих блоков снимаютс , а на п то управл ющем выходе командного блок 22 формируетс  сигнал f, поступаХ ,., поступает на третий информацион- 20 ющий на третий управл кщий вход ный вход переключающего блока 28, анализатора 24 выходов и на п тый на первый управл ющий вход которого поступает сигнал А о координате j

управл ющий вход переключающего бл ка 28. По сигналу f на третьем вы ходе анализатора 24 выходов формир

первого наихудшего отклика. Переключающим блоком 28 сигнал передает-25 етс  сигнал D о координате j наис  на вход первого блока 21 пам ти в виде сигнала X. Одновременно на второй управл ющий вход блока 21 с управл ющего выхода блока 28 поступает сигнал L, определ ющий координаты блока элементов пам ти, в котором вместо координат Х отражаемой вершины записываютс  координаты Х , отраженной вершины.

В момент t J сигналы f , А, Х, X и L на входах и виходах соответствующих блоков снимаютс , а на четвертом управл ющем выходе командного блока 22 формируетс  сигнал f, поступаюпщй на второй управл ющий вход о четвертый информационный вход ко- анализатора 24 выходов и на четвер- торого поступает сигнал Х о воздейтыи управл ющий вход переключающего блока 28. По этому сигналу на втором выходе блока 24 формируетс  сигнал

С о координате i. второго наихудшего

млкс отклика , поступающий на второй

управл ющий вход переключающего блока 28 и на управл ющий вход второго блока 26 расчета координат отраженной вершины симплекса. На информацион- „элементов пам ти, в котором вместо

JUlUUH

ный вход блока 26 поступают сигна-

лы X;, ,. .. ,Xj, с выхода первого блока 21 пам ти о координатах вершин симплекса после отражени  первой наихудшей вершины. В блоке 26 по сигналу С определ ютс  координаты Х второй наихудшей вершины cи лeкca,

55

которой соответствует второй наихудU ,г МсСКС

шии отклик У , и рассчитываютс 

координаты X записьгваютс  коорди наты Х . В момент tj- сигналы fj , D X, L на выходах и входах соответст вующих блоков снимаютс , а на шесто управл ющем выходе командного блок 22 формируетс  сигнал f, поступаю щий на шестой управл ющий вход переключающего блока 28, на первый информационный вход которого nocTVкоординаты второй отраженной вершины . Сигнал с выхода блока 26 поступает на второй информационный вход переключающего блока 28, с выхода которого сигнал Х|(«.2 поступает на вход первого блока 21 пам ти в

виде сигнала X. Одновременно на второй управл ющий вход блока 21 с управл ющего выхода блока 28 поступает сигнал L, определ кнций координа-

ты блока элементов пам ти, в кэтором вместо координат Xf..i второй отражаемой вершины записываютс  координаты второй отраженной вершины.

В момент t4 сигналы 4, Xj., X, L на выходах и входах соответствующих блоков снимаютс , а на п том управл ющем выходе командного блока 22 формируетс  сигнал f, поступающий на третий управл кщий вход анализатора 24 выходов и на п тый

ющий на третий управл кщий вход анализатора 24 выходов и на п тый

управл ющий вход переключающего блока 28. По сигналу f на третьем выходе анализатора 24 выходов формирулучше го отклика У , поступающий на третий управл юв1ий вход переключающего блока 28 и на управл юсдий вход блока 27 запоминани  наилучших входов объекта оптимизации, на информационные входы которого поступают сигналы Х ,..., выходов первого блока 21 пам ти о координатах вершин симплекса после отражени  второй

наихудшей вершины. В блоке 27, опре- дел ютс  по сигналу С и запоминаютс  координаты х вершины, которой соответствует отклик у. Одновременно с переключанщего блока 28,

С Тви х, подаваемых на выход оптимизируемой систеьы, осуществл етс  передача сигнала X, на информационный вход первого блока 21 пам ти в виде сигнала X. При этом с управл ющего выхода блока 28 на второй управл ю- щий вход блока 21 поступает сигнал L, определ ющий координаты блока

JUlUUH

55

координаты X записьгваютс  координаты Х . В момент tj- сигналы fj , D, X, L на выходах и входах соответствующих блоков снимаютс , а на шесто управл ющем выходе командного блока 22 формируетс  сигнал f, поступающий на шестой управл ющий вход переключающего блока 28, на первый информационный вход которого nocTVfO

f5

20

171310773

пает сигнал у с выхода блока 27. По сигналу ff переключающим блоком

ммН

сигнал X передаетс  в виде сигнала X на информационный вход первого блока 21 пам ти. На второй управл ющий вход блока 21 с управл ющего выхода блока 28 поступает сигнал L, в соответствии с которым в соответствующем блоке элементов пам ти вместо координат Х, записьшаютс  координаты Х. Таким образом, осуществл ютс  oTfiop и запись дл  реализации на последуюв(ей итерации поиска в оптимизируемом объекте наилучщего из решений Х , полученных на предшествующей итерации.

В момент tj сигналы.5, X на входах и выходах соответствующих блоков снимаютс , а в командном блоке 22 формируетс  сигнал f,, по которому сигналы X, ,. . . ,Х;, . .. ,Xf,. о координатах вершин вновь сформированного симплекса записываютс  в соответ- .ствующие блоки элементов пам ти командного блока, откуда эти сигналы поступают на входы объекта оптимизации и его моделей.

Далее описанный цикл работы системы автоматической оптимизации повтор етс .

Первьй блок 21 пам ти, командный блок 22, анализатор 24 выходов, первый 25 и второй 26 блоки расчета координат отраженной вершины симплекса , блок 27 запоминани  наилучших входов и командный блок 28 в процессе функционировани  системы автоматической оптимизации работают следующим образом.

В первом блоке 21 пам ти (фиг. 2) в первых суммирующих блоках 31-1,.., 31 -(п+1) суммируютс  сигналы Х,...,

yN

п-и

1

,,

18

вующих сигналов управлени  1 1 вектора управл ющих сигналов, определ ющих номер j-го из блоков 32-1,...,32-j,...,32-(п+1) элементов пам ти, в которые должен быть записан вектор сигналов X. Управл ющий сигнал поступает только по одной из шин I, .,..., 1.,.,., 1 р , замыка  ключи соответствующего второго блока ключей. При этом вектор сигналов X поступает на вторые входы соответствующих первых сумматоров. Сигналы с выходов первых сумматоров поступают на входы соответствующих первых блоков 32-1 , ,... ,32-(п+1 ) элементов пам  ти, где запоминаютс . Таким образом, в первом блоке 2 пам ти осуществл ютс  запоминание начальных воздействий Х,...,Х и запись новых значений воздействий X в соответствующий j-й блок элементов пам ти.

В командном блоке 22 (фиг. 3) мультивибратором 37 формируютс  командные импульсы fjj (фиг. 9) с интер25 валом времени, величина которого определ етс  величиной времени Тр, необходимого , дл  прин ти  решений о воздействи х на предсто щей итерации поиска, и времени Т, необходимого

JQ дл  завершени  переходных процессов в объекте оптимизации, обусловленных изменени ми их входных воздействий и оценки качества функционировани  объекта оптимизации и его моделей.

35

40

Сигнал fj, через первьй ключ 36 поступает в виде сигнала f на первый уп- равл юп(ий выход командного блока, а также на вход интегратора 35, сигнал с выхода которого сравниваетс  в п том блоке 34 с опо.рным сигналом на выходе первого источника 33 посто нного сигнала, величина которого за виси т от длительности запуска систепоступающие на первые входы

мы..Как только сигнал на выходе инсоответствующих сумматоров через пер- 45 становитс  больше опорно- вые. блоки 29-1,...,29-(п+1) ключей с ™ значени , с выхода блока 33 срав- первого информационного входа блока 21, с сигналами X, поступающими на вторые входы соответствующих сумматоров через вторые блоки 30-1,...,30- 50 (п+1) ключей с информационного входа блока 21. Ключи всех первых блоков 29-1,.... 29- (п+1) замыкаютс  одновременно при поступлении на их управл нени  на управл ющий вход первого ключа 36 поступает сигнал, в соответствии с которым ключ 36 размыкаетс . При этом сигнал f на первом управ- л кщем выходе командного блока исчезает .

Одновременно сигнал f через блоки 38-42 задержки поступает в виде ,5 сигналов на соответствующие управл ющие выходы командного блока. Параметры блоков 38-42 подбирают такими , что эти сигналы с их выходов начинают поступать на выход командюгцие входы сигнала f,,, что имеет место только в момент запуска системы . Ключи вторых блоков 30-1,.,., 30-(п+1) замыкаютс  лишь при наличии на их управл ющих входах соотв етст

5

0

0773

1

,,.

18

вующих сигналов управлени  1 1 вектора управл ющих сигналов, определ ющих номер j-го из блоков 32-1,...,32-j,...,32-(п+1) элементов пам ти, в которые должен быть записан вектор сигналов X. Управл ющий сигнал поступает только по одной из шин I, .,..., 1.,.,., 1 р , замыка  ключи соответствующего второго блока ключей. При этом вектор сигналов X поступает на вторые входы соответствующих первых сумматоров. Сигналы с выходов первых сумматоров поступают на входы соответствующих первых блоков 32-1 , ,... ,32-(п+1 ) элементов пам ти , где запоминаютс . Таким образом, в первом блоке 2 пам ти осуществл ютс  запоминание начальных воздействий Х,...,Х и запись новых значений воздействий X в соответствующий j-й блок элементов пам ти.

В командном блоке 22 (фиг. 3) мультивибратором 37 формируютс  командные импульсы fjj (фиг. 9) с интер5 валом времени, величина которого определ етс  величиной времени Тр, необходимого , дл  прин ти  решений о воздействи х на предсто щей итерации поиска, и времени Т, необходимого

Q дл  завершени  переходных процессов в объекте оптимизации, обусловленных изменени ми их входных воздействий и оценки качества функционировани  объекта оптимизации и его моделей.

35

40

Сигнал fj, через первьй ключ 36 поступает в виде сигнала f на первый уп- равл юп(ий выход командного блока, а также на вход интегратора 35, сигнал с выхода которого сравниваетс  в п том блоке 34 с опо.рным сигналом на выходе первого источника 33 посто нного сигнала, величина которого за- виси т от длительности запуска систе е Р оР становитс  больше опорно- ™ значени , с выхода блока 33 срав-

нени  на управл ющий вход первого ключа 36 поступает сигнал, в соответствии с которым ключ 36 размыкаетс . При этом сигнал f на первом управ- л кщем выходе командного блока исчезает .

45 становитс  больше опорно- ™ значени , с выхода блока 33 срав- 50

Одновременно сигнал f через блоки 38-42 задержки поступает в виде ,5 сигналов на соответствующие управл ющие выходы командного блока. Параметры блоков 38-42 подбирают такими , что эти сигналы с их выходов начинают поступать на выход команд19 1

ного блока лш1ь по истечении периода запуска системы оптимизации, причем при по влепии на выходе командного блока каждого последующет о сигнала из f.(., предшествующий сигнал исчезает , К моменту t (фиг. 9), когда выполнены все операции, св занные с определением и записью в первый блок 21 пам ти воздействий, подлежащих реализации на последующей итерации поиска, на выходе шестого блока 43 задержки, на вход которого поступает сигнал fg с выхода мультивибратора 37, формируетс  сигнал f, по которому замыкаютс  ключи третьих блоков 44-1,.,.,44-(п+1) ключей, через которые с информационного входа командного блока поступают сигналы Х,-. .,,Х на входы соответствующих вторых блоков 45-1,.. . ,45-(п+1) элементов пам ти. При поступлении сле- дукщего импульса fp с выхода мультивибратора описанный цикл работы командного блока повтор етс  (за исключением формировани  сигнала f , который формируетс  только при запуске системы).

В анализаторе 24 выходов (фиг. 4) в первом блоке 46 определени  максимума и в блоке 47 определени  минимума определ ютс  соответственно мак ..«акс--МИК

симальное У и минимальное Yj, значени  откликов У, , . . . ,У,4.1 , полученных в результате предшествующей итер ции поиска, сигналы о которых поступают с информационного входа анализатора 24 выходов.

Сигнал о величине У

мин

с выхода

блока 47 поступает на входы седьмых блоков 50-1,...,50-j,...,50-(п+1) сравнени , в которых из него вычитаютс  сигналы У, , . . . ,У: , ... , о значени х соответствующих откликов. На выходах этих блоков сравнени  формируютс  сигналы управлени  соответственно d , . . . ,d; , ... ,с1, причем управл ющий сигнал на выходе j-ro блока сравнени  по вл етс  только при выполнении услови  Yj iY JJ . Таким образом, наличие управл ющего сигнала d на выходе какого-либо j-r блока сравнени  свидетельствует о том, что отклик У имеет минимальное значение из всех значений откликов. Сигналы d,.. ,d,, через шестой блок 55 ключей поступают на третий выход анализатора 24 выходов в виде векто- ра D, определ ющего номер наилучшей вершины симплекса, при подаче на

773 20

управл ющий вход этого блока ключей управл ющего сигнала ff ,.

Сигнал о величине у с выхода блока 46 определени  максимума пог ступает на входы блоков 48-1,..., 48-J,...,48-(n+l) сравнени , где из

него вычитаютс  сигналы У , ... ,У. ,.., УП о значени х соответствующих откликов . На выходах этих блоков сравO нени  формируютс  сигналы управлени  соответственно а. ,..., а ,.,.., а , причем управл ющий сигнал на выходе j-ro блока сравнени  формируетс  только при выполнении услови  У.-

5 У ( 1 Таким образом, наличие сигнала а- на выходе блока 48-j сравнени  свидетельствует о том, что отлик У.- имеет максимальное из всех значении откликов.

Q Сигналы а,...,а через четвер- тьй блок 53 ключей поступают на первый выход анализатора 24 выходов в виде вектора А, определ ющего номер первой наихудшей вершины симплекса,

5 при подаче на управл ющий гход этого блока ключей управл ющего сигнала fj .

Одновременно сигналы а,, ... ,а , +, поступают на управл кщие входы вто3Q рых ключей 49-1 ,...,49-(п+1), на информационные входы которых поступают сигналы об откликах У, ,...,У,. По этим , управл ющим сигналам производитс  размыкание того из ключей, на информационный вход которого поступает сигнал об отклике, номер которого соответствует номеру первой наихудшей вершины симплекса. В результате с выходов вторых ключей 49-1,...,49-(п+1) на соответствующие входы второго блока 52 определени  максимума и на входы соответствующих восьмых блоков 51-1,...,51 - (п+1) сравнени  поступают сигналы У ,...,

V.

35

40

У-,..., множестве откликов, за исключением сигнала об отклике,

имеющем значение У , ., ...макс Сигнал У о величине второго

наихудшего отклика поступает с выхода блока 52 на другие входы блоков 51-1,...,51-(п+1) сравнени , где вычитаетс  из сигналов, поступивших с выходов вторых ключей 49-1,...,49- (п+1). На выходах этих блоков орав- . нени  формируютс  сигналы управле55 ни  соответственно с ,.. . ,с-с,

причем управл ющий сигнал на выходе j-ro блока сравнени  формируетс  толь ( ч ,т «окс

ко при вьтолнении услови  i. У,.

21

Таким образом, наличие сигнала с- на выходе блока .51-j сравнени  СРИ- детельствует о том, что отклик У.  вл етс  вторым наихудшим откликом, Сигналы с ,,,.,с„ через п тый блок 54 ключей поступают на второй выход анализатора 24 выходов в виде вектора М, определ ющего номер второй наихудшей вервшны симплекса, при подаче на управл ющий вход этого блок ключей управл ющего сигнала f..

Таким образом, на выходах анализатора 24 выходов формируютс  управ л гацие сигналы А, С и D, определ ю

щие номера вершин симплекса, которым J5 блоков 62-1,.,.,62-(п+1) ключей, на

управл ющие входы которых поступает вектор управл ющих сигналов D, из множества Х,„ ..,Х вьщел ютс  сигсоответствуют первый и второй наихудшие отклики и наилучший отклик, полученные на предшествующей итерации поиска.

Б первом блоке 25 расчета координат отраженной вершины симплекса (фиг. 5) сигналы Х ,... ,Х f, о координатах веришн симплекса суммируютс  в соответствующих сумматорах 57-1,.., 57-п. С выходов этих сумматоров сигналы через четвертые масштабирующие блоки 58-1,..,58-п, в которых осуществл етс  умножение на посто нньй коэффициент, равный п/2, поступают на входы соответствующих дев тых блоков

59-1,...,59-п сравнени . I

Одновременно с помощью седьмых блоков 56-1,...,56-(п+1) выдел ютс  из

налы о координатах наилучшей вершины 20 X путем замыкани  ключей только того блока 62-J ключей, на управл ющий вход которого поступает сигнал d, определ ющий номер наилучшей вершины симплекса. Сигналы X.-, соответ-ч- ,,МИН )

25 ствующие координатам X , через блок - 62-J ключей, и четвертые сумматоры 63-1,...,63-i,...,63-п поступают на входы соответствующих элементов пам ти третьего блока 64 элементов па- 30 м ти, где и запоминаютс . На выходе блока 64 формируютс  сигналы, соот- ветствугацие координатам х .

В переключающем блоке 28 (фиг.7) формируетс  вектор X сигналов, соответствующих Х ,или Х(2 -пи Х , или , запись которых должна производитьс  в первый блок 21 пам ти, и формируетс  соответствующий им вектор L управл ющих воздействий.

В переключающем блоке 28 (фиг.7) формируетс  вектор X сигналов, соответствующих Х ,или Х(2 -пи Х , или , запись которых должна производитьс  в первый блок 21 пам ти, и формируетс  соответствующий им вектор L управл ющих воздействий.

35

множества Х ,... ,Х,. сигналы о координатах первой отражаемой вершины Х путем замыкани  ключей только того j-ro блока 56-j,Ha управл ющий вход которого проходит управл ющий сигнал а, определ ющий номер первой определ ющий номер блока элементов ражаемой вершины симгшекса. Сигналы, пам ти блока 21, куда должны быть за- соответствующие координатам первой писаны сигналы X.

отражаемой вершины Х, с выходов j-ro Вектор L формируетс  путем сум- блока ключей через третьи масштаби- мировани  в суммирукщем блоке 72 рующие блоки 61-1 ,-..., 61-п, в кото- управл ющих сигналов А, С и D, опрых осуществл етс  умножение на посто нный коэффициент (l+2/n), поступают на другие входы соответствующих дев тых блоков 59-1,...,59-п сравнени , где вычитаютс  из сигналов , поступакщих с выходов четвертых масштабирующих блоков 58-1,..,58-п. В результате на выходах дев тых блоков 59-1,...,59-п сравнени  формиру50

редел ющих номера вершин симплекса (и, соответственно, номера блоков элементов пам ти первого блока 21 пам ти), в которых происход т изменени , и поступающих в тот момент.

когда эти изменени  необходимо произвести . Кроме того, на четвертый вход первого 72-1 из шестых сумматоров поступает сигнал с выхода вто- ютс  сигналы о соответствующих коор- г рого источника 70 посто нного сигнала динатах Х, первой отраженной верши- через .третий ключ 71 (в момент подачи на управл ющий вход этого ключа сигнала), выполн ющий роль управл ны симплекса, рассчитываемых в соответствии с формулой, предварительно преобразованной к виду

ющего сигнала, обеспечивающего запись

73

22 Ч..-()Х, 2

21 X,.

1

Во втором блоке 26 расчета координат отраженной вершины симплекса вполн ютс  те же операции, что и в блоке 25, но по информации о номере второй наихудшей вершины симплекса, содержащейс  в сигнале управлени  С, поступаю1цем на управл ющий вход этого блока. В результате на его выходе формируетс  сигнал Х.о координатах второй отраженной вершины симплекса. В блоке 27 запоминани  наилучших входов (фиг. 6) посредством восьмых

налы о координатах наилучшей вершины X путем замыкани  ключей только того блока 62-J ключей, на управл ющий вход которого поступает сигнал d, определ ющий номер наилучшей вершины симплекса. Сигналы X.-, соответ ,,МИН )

ствующие координатам X , через блок 62-J ключей, и четвертые сумматоры 63-1,...,63-i,...,63-п поступают на входы соответствующих элементов пам ти третьего блока 64 элементов па- м ти, где и запоминаютс . На выходе блока 64 формируютс  сигналы, соот- ветствугацие координатам х .

В переключающем блоке 28 (фиг.7) формируетс  вектор X сигналов, соответствующих Х ,или Х(2 -пи Х , или , запись которых должна производитьс  в первый блок 21 пам ти, и формируетс  соответствующий им вектор L управл ющих воздействий.

определ ющий номер блока элементов пам ти блока 21, куда должны быть за- писаны сигналы X.

редел ющих номера вершин симплекса (и, соответственно, номера блоков элементов пам ти первого блока 21 пам ти), в которых происход т изменени , и поступающих в тот момент.

ющего сигнала, обеспечивающего запись

координат х в первый блок элементов пам ти в первом блоке 21 пам ти

Л1ИН

Сигналы Х(., -1 поступают на информационный выход переключающего блока 28 через соответственно дев тый 65, дес тый 66, одиннадцатью 67 и двенадцатый 68 блоки ключей и п тые сумматоры 69-1,...,69-ц в виде сигнала X в моменты срабатывани  названных блоков ключей по сигналам,

соответственно f3 4

fc и f.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1

   Система автоматической оптимизации , содержавша  задатчик, регул тор, исполнительньй орган,, объект управлени , датчик, первый и второй блоки пам ти, блок планировани  эксперимента , анализатор выходов объекта оптимизации, первый блок расчета координат отраженной вершины симплекса и командньй блок, первый информационный выход которого соединен с управл ющим входом регул тора, выход которого соединен с входом исполнительного органа, выход которого через объект управлени  соединён с выходом системы и входом датчика, группа выходов блока планировани  экспе- римента соединена соответственно с труппой входов начальных воздействий первого блока пам ти, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого блока расчета координат отраженной вершины симплекса, группа информационных выходов второго блока пам ти соединена соответственно с группой информационных входов анализатора выходов объекта оптимизации, первый управл ющий вход которого соединен с третьим управл ющим выходом командного блока, отличающа с  тем, что, с целью повьше- ни  быстродействи  системы, в нее введены fi моделей объекта оптимиза- ции по числу оптимизируемых параметров , первый, второй и третий масштабирующие блоки, второй блок расчета координат отраженной вершины симплекса , блок запоминани  наилучших входов объекта оптимизации, переключающий блок, блок сравнени  и блок расчета критери , вход которого соединен с входом регул тора и с выходом блока сравнени , пр мой вход которого соединен с выходом задатчика и входом третьего масштабирующего бло

   5

   0

   5

   0

   ка, а инверсный вход блока сравнени  соединен с выходом датчи|са и входом первого масштабирующего блока, подключенного выходом к первым входам п моделей объекта оптимизации, вторые и третьи входы которых соединены с выходами соответственно второго и третьего масштабирукнцих блоков, вход третьего масштабирующего блока сое0 динен с выходом регул тора, выход блока расчета критери  соединен с первым информационным входом второго блока пам ти, управл ющий вход которого соединен с вторым управл ющим выходом командного блока, управл ющий вход j-й модели объекта оптимизации соединен с (j+l)-M информационным выходом командного блока, выход j-й модели объекта оптимизации соединен с (j+l)-M информационным входом второго блока пам ти, группа информационных выходов первого блока пам ти соединена соответственно с группой информационных входов команд5 ного блока, первый управл ющий выход которого соединен с первым управл ющим входом первого блока пам ти, второй управл ющий вход которого соединен с управл ющим выходом переключающего блока, информационный выход которого соединен с информационным входом первого блока пам ти, третий, четвертый, п тый и шестой управл ющие выходы командного блока соединены соответственно с седьмым, четвертым , п тым и шестым управл ющими входами переключающего блока, первый, второй и третий управл ющие входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим управл ющими выходами анализатора выходов объекта оптимизации и управл ющими

   0

   входами соответственно первого, второго блоков расчета координат отраженной вершины симплекса и блока . запоминани  наилучших входов объекта оптимизации, выходы первого, второго блоков расчета координат отраженной вершины симплекса и блока запоминани  наилучших входов объекта оптимизации подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам переключающего блока, четвертый информационный вход которого соединен с первым информационным входом группы информационных входов первого блока расчета координат отраженной вершины симплекса, группа информационных входов которого подклю25

   чена соотве,тственно к группе информационных входов второго блока рас- чета координат отраженной вершины симплекса и к группе информационных входов блока запоминани  наилучших входов объекта оптимизации, второй и третий управл юцие входы анализатора выходов объекта оптимизации подключены соответственно к четвер26

   которой  вл етс  управл ющий вход модели регул тора, выход которой соединен с инверсным входом третьего блока сравнени , пр мой вход которого  вл етс  вторым входом модели объекта оптимизации, первым входом которой  вл етс  пр мой вход первого блока сравнени , инверсный вход которого соединен с выходом модели объ- тому и п тому выходам командного бло-10 екта управлени , подключенной входом ка.к выходу модели исполнительного ор2 . Устройство по п. 1, о т л и - гана, вход которой соединен с выхо- чающеес  тем, что модель дом третьего блока сравнени , выход объекта оптимизации содержит первый, первого блока сравнени  соединен с второй и третий блоки сравнени , мо- 15 инверсн ым входом второго блока срав- дель регул тора, модель исполнитель- нени , выход которого соединен с вхо- HoYo органа, модель объекта управле- дами модели регул тора и блока рас- ни , блок расчета критери , выход ко- чета критери , пр мой вход второго торого  вл етс  выходом модели объек- блока сравнени   вл етс  третьим вхо- та оптимизации, управл ющим входом 20  ом модели объекта оптимизации.

   1310773

   26

   Фиг.З

   I

   I

   1-

   w/ I

   4S

   48

   4

   M-M 4.;.

   . . «. «. «4-

   Г Г 3/ П (fV L+

   ,-/

   .M. т ей.

   vL

   i Г 1

   I I /д//

   hri

   §

   5Q

   ь)

   I

   x+l

   5/

   v+ fry-4v :

   i- -

   п

   l/ 1/

   :.

   .ff

   , ,

   $ j;;ff

   ;r

   (LJ

   /

   TT

   I 1

   /

   f

   l

   3:

   фигЛ

   l,jj, l

   Xi

   //y,f

   . 01

   /f

   (C)

   L.

   )

   фиг. 5

   muz.В

   Oflt

   4

   1

   цзигЛ

   8Сд

   J(l

   фиг.8

   //

   Редактор А.Огар

   Составитель Е.Власов Техред Л.Сердюкова

   Заказ 1889/43 Тираж 864Подписное

   Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор А.Зимокосов