SU651314A1

SU651314A1 - Extremum control system

Info

Publication number: SU651314A1
Application number: SU762332352A
Authority: SU
Inventors: Николай Григорьевич Малышев; Валерий Иванович Финаев; Борис Яковлевич Буянов
Original assignee: Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова
Priority date: 1976-03-09
Filing date: 1976-03-09
Publication date: 1979-03-05

Description

(54) СИСТЕМА ЭKCtPEMAЛЬHOГO УПРАВЛЕНИЯ(54) ECTPEMALHOG CONTROL SYSTEM

ных воздейстеий в устройстеах корректора и регул тора по воэмушеншо.effects in devices of the corrector and regulator according to the controller.

Однако, нар ду с тем , когда управлению подвергаетс объект, функционирование которого.подчин етс изученным закономерност м, выраженным А1атематическим описанием с определенным приближением, существуют объекты с марковским процессом, дл которых проблема управлени приобретает принципиально новые черты из-за полного отсутстви априорных данных об объекте , неизученности его поведени . В этом случае возникают дополнительные требовани к функци м, выполн емым экстремальной системой и ее узлами, а имено - необходимость идентификации характеристик объекта с помощью стохастичекой модели объекта.However, when an object is subjected to control, the functioning of which is subject to the studied laws, expressed by A1athematical description with a certain approximation, there are objects with a Markov process for which the control problem acquires fundamentally new features due to the complete absence of a priori data on object, lack of knowledge of its behavior. In this case, there are additional requirements for the functions performed by the extremal system and its nodes, and it is precisely the need to identify the characteristics of the object with the help of the stochastic model of the object.

Дополнительнью функции возникают в св зи с расширением области применени такой системы экстремального управлени . Следует также отметить, что эта система не решает задачи поиска экстремума управл ющего воздействи при управлении многомерными процессами - при независимых либо вно коррелированных показател х процесса.Additional functions arise in connection with the expansion of the scope of such an extremal control system. It should also be noted that this system does not solve the problem of finding the extremum of the control action in the management of multidimensional processes — with independent or clearly correlated process indicators.

Цель предлагаемого изобретени состоит в расширении функциональных возможностей и области применени системы экстремального управлени .The purpose of the present invention is to extend the functionality and scope of the extreme control system.

Поставленна цель достигаетс тем, что система экстремального управлени дополнительно содержит блок определени характери(.-тшс объекта, первые входы которого соединены с выходами объекта, вторые - со вторъгми выходами корректора, а третий вход-со вторым выходом регул тора по возмущению, первые, вторые и третий выход соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами корректора,. а также тем, что блок определени характе ристик объекта содержит модель объект управлени , узлы формировани знака производной , узел оценки регулирующих воздействий, узлы оценки качеств, первые входы которых подключены к первым входам блока определени характеристик , вторые входы соединены соответственно с первыми выходами моде объекта управлени и первыми входами узлов формировани знака производной, Первйй вход модели, об.ъекта подключен к третьему входу блока определени характерист пс объекта, вторые входы ко вторым входам блока определени The goal is achieved by the fact that the extremal control system additionally contains a characterization determination unit (.- tshs of the object, the first inputs of which are connected to the outputs of the object, the second - with the second outputs of the corrector, and the third input - with the second output of the perturbation controller, the first, second and the third output is connected to the first, second, and third outputs of the corrector, respectively, and also the fact that the block for determining object characteristics contains the model of the control object, the nodes for forming the sign of the derivative, the evaluation node impact assessments, quality assessment nodes, the first inputs of which are connected to the first inputs of the characteristics determination unit, the second inputs are connected respectively to the first outputs of the control object and the first inputs of the derivative sign forming nodes, the first input of the model, the object is connected to the third input of the characteristic definition block ps object, the second inputs to the second inputs of the block definition

характеристик объекта, второй выхб/i к третьему выходу блока опреаелени характеристик объекта, выходы узлов оценки качеств подсоединены к первымcharacteristics of the object, the second output / i to the third output of the unit for determining the characteristics of the object, the outputs of the quality assessment nodes are connected to the first

выходам блока определени характери- . стик объекта, выходы узлов формировани знака производной: соединены соответственно со входами узла оценки регулирующих воздействий, выходы которого подключены ко вторым выходам блока определени характеристик объекта , и тем, что корректор содержит дешифратор , блок приоритета, узлы поиска оптимального воздействи , функциональный преобразователь, выход которого подключен к первому выходу корректора, первый вход подключен к третьему входу корректора, а остальные входы соединены с выходами узлов поиска оптим льного воздействи и со вторыми выходами корректора, первые входы узлов поиска оптимального воздействи подсоединены ко вторым входам корректора , вторые соединены с выходами блока приоритета, входы которого соединены с выходами дешифратора, входы которого подключены к первым входам корректора.the outputs of the characterization block. stick of the object, the outputs of the nodes forming the sign of the derivative: are connected respectively to the inputs of the regulatory actions evaluation node, the outputs of which are connected to the second outputs of the object characteristics determining unit, and the fact that the corrector contains a decoder, a priority block, optimal influence search nodes, a functional converter, whose output connected to the first output of the corrector, the first input is connected to the third input of the corrector, and the remaining inputs are connected to the outputs of the search nodes of the optimal effect and with About the second outputs of the corrector, the first inputs of the optimal action search nodes are connected to the second inputs of the corrector, the second ones are connected to the outputs of the priority block, the inputs of which are connected to the outputs of the decoder, the inputs of which are connected to the first inputs of the corrector.

Особенностью предлагаемой системы вл етс наличие стохастической модели объекта управлени . .Така модель может быть реализована либо на ЭВМ с помощью зыка веро тностнърс автоматов , либо устройством на базе-веро тностных автоматов и не требует наличи априорной информации о поведении объекта управлени .A feature of the proposed system is the presence of a stochastic model of the control object. The model can be implemented either on a computer using the language of the probabilities of the automata or with a device based on the probabilistic automata and does not require a priori information about the behavior of the control object.

Применение веро тностных автоматов позвол ет осуществить j прогноз поведени объекта управлени при наборе апостериорной информации и синтез ;та основе этого набора оптимального управл ющего воздействи с целью достижени экстремума многомерного управлени .The use of probabilistic automata allows j to predict the behavior of the control object in the collection of a posteriori information and synthesis, which is based on this set of optimal control effects in order to reach the extremum of multidimensional control.

Ма чертеже приведена структурна схема системы.The drawing shows the structural scheme of the system.

Система содержит объект 1 управлени , регул тор 2 по возмущению, блок 3 определени Характеристик объекта, корректор 4, узлы 5 оценки качества, модель 6 объекта управленл , узлы 7 формировани знака производной, узел 8 оценки регулирующих воздействий, дешифратор 9,-блок Ю приоритета, узлы 11 поиска оптимального воздействи , функциональный преобразователь 12, Я - воамупшющее воздействие; ф - показатель { - го критери качества. Система работает следувЬшим образом . Узлы 5 оценки качества осуществл ю контроль за изменением критери качества ф по сравнению с соответствую щими критери ми качества модели либо по заданной программе с определенным допуском на варьирование отклонений критери от модельного, либр. осуществл етс контроль за нахождением критери качества в заданных статистичес границах. ПричЭтом, если критерий качества вышел из заданных границ, то на выходе узла 5 оценки качеств по ви с сигнал. Узлы 7 формировани знака произво ной осуществл ют контроль за изменени показателей качества модеди (вызвано ли приложенным управл ющим воздействием увеличение или уменьшение критериев качества модели). При этом, если критерий качества увеличиваетс , то на выхосе данного узла 7 формировани знака производной по витс сигнал, в противном случае сигнал отсутствует. Узел 8 оценки регулирующих воздействий на основе сигналов с выходов узлов 7 формировани знака производной формирует сигналы оценки соответстви подаваемых управл ющих воздействий от узлов 11 поиска оптимального воздейсави . Дещифратор 9 осуществл ет дешифри рование рассогласований критериев качеств модели и объекта управлени . Блок 10 П{эиоритета подает управл ющие сигналы на узлы 11 оценки регулирующих воздействий согласно приоритету регулировани .показателей качеств (так, например, при выплавке стали основным параметром, которому отдаетс старший приоритет, вл етс содержание углерода, BTOpbiM по приоритету параметром вл етс скорость выгорани углерода и далее подобным образом). ; Функциональный преобразователь 12 осуществл ет преобразование цифровых управл ющих сигналов в сигналы либо цифровые, но иные по параметрам, либо в сигналы аналогового характера, в соответствии с исполнением регул тора 2 по возмущению. При поступлении на вход объекта -1 управлени возмущающего воздействи Д происходит некоторое изменение по 46 казателей критериев качества ф . При этом, если изменение какого-либо показател . качества выходит за рамки допустимых пределов, то на выходе соответствующего узла опенки качеств 5 по5шитс сигнал, который подаетс на вход дешифратора 9 корректора 4. Возмущающее воздействие Д подаетс также на первый вход модели 6 объекта управлени , в которой происходит изменение идентичного показател качества, также как и в объекте 1 управлени . На дешифратор 9 может подаватьс одновременно р д сигналов с узлов 5 оценки качеств, свидетельствующих о наличии выходов,значений соответствующих показателей качеств за допустимые пределы. Подаваемьге на дешифратор 9 сигналы дешифрируютс и подаютс на блок 10 приоритета, с которого сигналы , согласно правилу регулировани (приоритетности регулировани ) показателей , подаютс на узлы 11 поиска оптимального воздействи . Каждый из узлов 11 поиска оптимального , воздействи , работающий по методу . случайного поиска, подаёт р д управл ющих сигналов на вторую группу входов модели 6 объекта управлени . Каждый из управл ющих сигналов, подаваемых на модель 6, оцениваетс моделью 6 объекта управлени с точки зрени вли ни его на соответствующий показатель качества или группу показателей . При этом, если управл ющий сигнал не влечет за собой повышени показател критери качества, то в этом случае на выходе соответствующего узла 7 формировани знака производ ой сигнал отсутствует и на соответствующем выходе узла 8 оценки регулирующих воздействий сигнал будет отсутствовать , что вызовет дальнейшую работу узла 11 поиска оптимального воздействи и подачу очередных управл ющих сигналов на соответствующие вторые входы модели б объекта управлени . При отыскании, узлом 11 поиска оптимального управл ющего воздействи сигнала, подача которого на вход модели 6 объекта управлени вызовет возвращение показател критери качества в заданные рамки, на выходе соответствующего узла 5 оценки качеств исчезает сигнал, подаваемый на вход дешифратора О, ипо витс сигнал на выходе соответствующего узла 7 формировани знсша производной и соответствуюThe system contains a control object 1, a perturbation controller 2, an object characteristics determination unit 3, a corrector 4, a quality assessment node 5, an object model 6 managed, a derivative sign formation node 7, a regulatory impact assessment node 8, a decoder 9, a priority block , nodes 11 search for optimal effects, functional transducer 12, I - the best effect; f is an indicator of the {- criterion of quality. The system works as follows. Nodes 5 of the quality assessment carried out monitoring of the change in the quality criterion φ as compared with the corresponding model quality criteria or according to a given program with a certain tolerance for variation of the criterion deviations from the model, libr. control is carried out to determine the quality criterion within the specified statistical boundaries. At the same time, if the quality criterion is out of the given boundaries, then at the output of node 5, evaluation of qualities based on the signal type. The nodes 7 by forming the sign with a product control the changes in the quality parameters of the mode (whether the applied control effect causes an increase or decrease in the model quality criteria). In this case, if the quality criterion is increased, then at the exit of this node 7 the formation of the sign of the derivative of the derivative of the signal, otherwise there is no signal. The node 8 for evaluating regulatory actions on the basis of signals from the outputs of nodes 7 for forming the sign of the derivative generates signals for evaluating the correspondence of the applied control actions from the nodes 11 for searching for the optimal effect. The decipheror 9 performs the decoding of the mismatches of the criteria for the quality of the model and the control object. The 10-priority unit provides control signals to the regulatory impact assessment nodes 11 according to the priority of controlling the quality indicators (for example, steel smelting, the main parameter that is given the highest priority is carbon content, BTOpbiM by priority is the burn rate carbon and further in a similar way). ; Functional converter 12 converts digital control signals into signals either digital, but different in parameters, or signals of an analog nature, in accordance with the design of controller 2 for disturbance. When the input of the object -1 of the control of the disturbing effect D arrives, some change in 46 indicators of the quality criteria f. In this case, if the change of any indicator. quality goes beyond the permissible limits, then the output of the corresponding node of the qualifier quality 5 shows the signal that is fed to the input of the decoder 9 of the corrector 4. The disturbing effect D is also fed to the first input of the control object model 6, in which the identical quality indicator changes, as well as and in object 1 of the control. The decoder 9 can be simultaneously submitted a number of signals from nodes 5 assessing the quality, indicating the presence of outputs, the values of the corresponding indicators of qualities beyond permissible limits. The feed to the decoder 9 signals are decrypted and fed to a priority unit 10, from which signals, according to the regulation (adjustment priority) of the indicators, are sent to the optimum effect search nodes 11. Each of the nodes 11 search optimal, impact, working on the method. random search, sends a series of control signals to the second group of inputs of the model 6 of the control object. Each of the control signals supplied to model 6 is evaluated by model 6 of the control object from the point of view of its influence on the corresponding quality indicator or group of indicators. In this case, if the control signal does not entail an increase in the quality criterion, then the output of the corresponding sign-forming unit 7 does not produce a signal and there is no signal at the corresponding output of the control-evaluation section 8, which will cause further operation of the node 11 searching for the optimal effect and supplying the next control signals to the corresponding second inputs of the control object model b. When the unit 11 searches for the optimal control signal, whose supply to the input of the model 6 of the control object will cause the quality criterion to return to the specified limits, the signal applied to the input of the decoder O disappears and the output signal of the corresponding node 7 of the formation of the derivative and corresponding

щём выходе узла 8 оценки управл ющих воадействий.the output of node 8, the estimates of control actions.

Прекращение подачи сигнала на вход дешифратора 9 от узла 5 оценки каЧества и подача сигнала от выхода узла 8 оценки управлшощих воздействий приведет к тому, что прекратитс работа узла 1 поиска оптимального управл ющего воз действи , на его выходе фиксируетс необходимый дл даНног $ возмущающего воздействи управл ющий сигнал, на втором выходе модели 6 объекта управлени по витс разрешающий сигнал, который разрешит подачу преобразованного функциональным преобразователем в требуемую форму управл ющего воздействи на регул тор 2 от соответствущего узла 11 поиска оптимального управл юШёго воздействи .The termination of the signal input to the decoder 9 from the quality assessment node 5 and the delivery of a signal from the output of the control evaluation node 8 will result in the operation of the optimum control action search node 1, the control necessary for this disturbing effect is fixed at its output the signal, at the second output of the model 6 of the control object, is a permitting signal, which will allow the supply of the control transformed by the functional converter to the required form to the regulator 2 from Respective node 11 search for optimal control of the impact.

После отыскани оптимального управл ющегр воздействи , необходимого дл регулировани показател качества старшего по приоритету, блок 10 приоритета включает в работу последующий узел 11 поиска оптимального управл ющего воздействи дл регулировани очередного показател качества, В этом случае следует отметить, что могут регулироватьс как отдельные одиночные псжазатели качества так и: группа их. Если при регулировании показател качества младшего приоритета произойдет выход за допустимые рамки велйчинь показател качества старшего приоритета , то через блок 10 приоритета произойдет переключение от регулировани показател младшего приоритета к регулированию показател старшего приоритета.After finding the optimal control action necessary to regulate the senior quality indicator of priority, the priority block 10 activates the subsequent search control optimum node 11 to regulate the next quality indicator. In this case, it should be noted that they can be adjusted as separate single quality indicators. so: a group of them. If, when adjusting the quality indicator of the junior priority, the quality indicator of the senior priority goes beyond the permissible limits, then through the priority block 10, the switch from adjustment of the junior priority indicator to regulation of the senior priority indicator will occur.

Таким образом цель изобретени достигаетс благодар анализу апостериорной информации о процессе управлени , котора накапливаетс в узлах 11 поиска оптимального управл ющего воздействи , анализируетс и на основе выдаетс требуемое решение.Thus, the purpose of the invention is achieved by analyzing a posteriori information about the control process, which is accumulated in the optimal control search nodes 11, is analyzed and the required solution is given on the basis.

Claims

1. The system of extreme control, containing a corrector, first outputs, .....,,,, /. ; . ,; .

The ports of which are connected to the inputs of the disturbance controller, the outputs of which are connected to the inputs of the object, characterized in that, in order to expand the functionality and scope of the systems, it additionally contains a block for determining the characteristics of the object, the first inputs of which are connected to the outputs of the object, the second - with the second outputs, the equalizer, and the third input - with the second output of the perturbation controller; the first, second and third outputs are connected to the first, second and third inputs of the corrector, respectively.

2. The system according to claim 1, characterized by the fact that the block for determining object characteristics contains a model of the control object, nodes for forming a derivative mark, a node for evaluating regulatory actions, quality assessment nodes, the first inputs of which are connected to the first inputs of the characteristic definition block, the second the inputs are connected respectively to the first outputs of the control object model and the first inputs of the derivatives forming the nodes; the first input of the control object model is connected to the third input of the unit for determining the volume characteristics kta, the second inputs to the second inputs of the object characterization unit, the second output to the third output of the object characterization unit, the outputs of the quality assessment nodes are connected to the first outputs of the object characteristics determination unit, the outputs of the derivative mark forming nodes are connected respectively to the inputs of the regulatory assessment node; effects, the outputs of which are connected to the second inputs of the object characterization unit, and the fact that the corrector contains a decoder, a priority block, an optimum effect search node, a functional converter, the output of which is connected to the first output of the corrector, the first input is subalutized to the third input of the corrector and the remaining inputs connected to the outputs of the optimal control action search nodes and to the second outputs of the corrector, the first inputs of the optimal action search nodes are connected to the second moves corrector, second inputs connected to the outputs of the priority, the inputs of which the outputs of the decoder soedineshz inputs

9

which are connected to the first inputs of the corrector.

Sources of information taken into account in the examination

1. QUA Patent No. 3828171, cl. Q-05 B 15 / 02.06.08.74.

ten

651314

2. The patent of France No. 2061646, Kn.q05 B 11 / OO, Q05B 15 / OO, 07.30.71.

3. USSR Author's Certificate No. 387338, CL O5 V 13/02,

06/21/73.