SU451056A1

SU451056A1 - Система автоматической оптимизации

Info

Publication number: SU451056A1
Application number: SU1838185A
Authority: SU
Inventors: Вадим Николаевич Плотников; Николай Александрович Малахов
Original assignee: Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1974-11-25

Description

1

Изобретение относитс к технической кибернетике и предназначено дл автоматического определени модели и поддержани оптимального режима работы многомерных объектов управлени с мен ющимис или неизвестными характеристиками.

Известные системы автоматической оптимизации , содержащие командный блок и датчики входных и выходных переменных объекта, соединенные с блоками пам ти, выходы которых подключены к блоку идентификации, св занному через блок оптимизации с регул тором входных переменных, обладают недостаточно высокой точностью и быстродействием.

Дл повыщени точности и быстродействи в предлагаемой системе установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планировани эксперимента и блок уменьшени щага планировани , подключенный к входу регул тора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контрол идентификации, подключенный к входам блока оптимизации, блока планировани эксперимента и командного блока, выход которого св зан с входом блока планировани эксперимента, а второй вход - с анализатором выхода объекта.

На чертеже изображена функциональна схема предлагаемой системы.

Устройство содержит объект 1 управлени , датчики 2 входных и выходных переменных объекта управлени ; блоки 3 и 4 пам ти; блок 5 идентификации; блок 6 оптимизации; регул тор 7 входных переменных; командный блок 8; блок 9 контрол идентификации; анализатор 10 выхода объекта; блок 11 планировани эксперимента; блок 12 уменьшени шага планировани .

Входные и выходные переменные объекта управлени 1 с помощью датчиков 2 преобразуютс во входные и выходные сигналы, которые накапливаютс соответственно в блоках 3 и 4 пам ти. Блок 5 идентификации по накопленным массивам X и w этих сигналов формирует модель объекта управлени , св зывающую регулирующие г и возмущающие Z воздействи с выходными переменными объектами, в частности с показателем эффективности управлени . Блок 6 оптимизации использует эту модель, в том числе определенные блоком 5 ее параметры s, дл выработки установок г/г па регул тор 7, управл ющий объектом. Командный блок 8 переводит систему с режима идентификации на режим оптимизации и обратно.

Блок 9 контрол идентификации произво дит анализ значимости полученной модели, т. е. ее пригодности дл оптимизации управлепи объектом. Критерий значимости модели определ етс спецификой объекта управлени и может быть получен в результате его предварительных исследований. Например, он может состо ть в том, чтобы некотора норма коэффициентов модели превышала заданную величину.

Анализатор 10 выхода объекта предназначен дл определени величины цлага, котора соответствует условному экстремуму показател эффективности е при изменении установок г/,- регул тора в процессе оптимизации.

Блок 11 планировани эксперимента формирует активные воздействи г/ на объект управлени при накоплении исходных данных дл идентификации, а блок 12 уменьшени шага планировани уменьшает амплитуду этих воздействий.

Работа системы автоматической оптимизации состоит в поочередной смене этапов накоплени информации, идентификации и оптимизации , что ведет к постепенному определению таких уставок t/,, которые соответствуют экстремуму показател эффективности управлени , а также к корректировке этих значений по мере изменени характеристик объекта управлени .

В исходном состо нии на вход регул тора поступают сигналы i/o, соответствуюш,ие начальным значени м уставок. На выходе объекта при этом получаетс некоторое, в обпхем случае неоптимальное, значение ео показател эффективности управлени .

Работа системы начинаетс с накоплени в блоках 3 и 4 матрицы входных воздействий X 11д:гз11™7г и вектора w ||ш|| „. При этом используют как естественные изменени входных переменных, так и искусственные, вызванные активными воздействи ми блоков 11 и 12 в соответствии с матрицей полного факторного эксперимента или его дробных реплик.

По окончании накоплени X п w блок 5 определ ет коэффициенты s llSjU m модели, заданной , например, в виде

т

I,J

,Х

J

ИЗ системы уравнений

..

Блок 9 производит проверку значимости модели , например проверку неравенства

, 1,..., m; задано.

Если неравенство выполн етс , полученные коэффициенты модели могут быть использованы дл шага оптимизации, т. е. дл определени новых уставок

./1 Уо - чВеличина К определ етс в результате совместной работы блоков 6 и 10: по мере увеличени параметра К блоком 6 блок 10 производит анализ разности значений показател эффективности управлени в текуший момент и в предшествуюш,ий, и как только знак этой разности изменитс на обратный, увеличение л, прекращаетс . Полученное значение этого параметра соответствует условному экстремуму е при данных параметрах модели. Одновременно анализатор 10 выхода выдает сигналы на блоки 8 и 1.1, тем самым заканчива шаг оптимизации и начина новый этап накоплени с последующей идентификацией

и оптимизацией в окрестности полученного режима г/1.

По мере приближени к оптимальному режиму дл увеличени точности системы автоматической оптимизации блок 12 уменьшени шагов планировани снижает амнлитуду искусственных воздействий на объект. В пределе она молсет быть уменьшена до нул , что означает замену активного эксперимента пассивным .

Если полученна в блоке 5 модель оказываетс незначимой (не выполн етс соответствуюшее неравенство), блок 9 контрол идентификации выдает сигналы на блоки 8 и 11 дл продолжени процесса накоплени и повторной идентификации. Этим исключаютс ложные движени вблизи оптимума.

Предмет изобретени

Система автоматической оптимизации, содержаща командный блок и датчики входиых и выходных переменных объекта, соединенные с блоками пам ти, выходы которых подключены к блоку идентификации, св занному через блок оптимизации с регул тором входных переменных, отличающа с

тем, что, с целью повышени точности и быстродействи системы, в ней установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планировани эксперимента и блок уменьшени щага планировани , подключенный к входу регул тора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контрол идентификации, подключенный к входам блока оптимизации,

блока планировани эксперимента и командного блока, выход которого св зан с входом блока планировани эксперимента, а второй вход - с анализатором выхода объекта.