Система автоматической оптимизации

 

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано для поддержания оптимального состояния многомерных объектов управления с изменяющимися характеристиками . Цель изобретения - повышение точности системы автоматической оптимизации . Система автоматической оптимизации содержит объект 1 управления, датчики входных 2 и выходных 3 переменных , первый 4 и второй 5 блоки памяти , блок 6 идентификации, блок 7 оптимизации, регулятор 8 входных переменных , командный блок 9, блок 10 планирования эксперимента, блок 11 анализа точности модели. Цель изобретения достигается за счет введения блока 11 анализа точности модели. 1 3,п. ф-лы, 5 ил. (/) СлЭ 1C У1 42) О ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (51) 4 G 05 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4037351/24-24 (22) 17. 03. 86 (46) 23. 07. 87. Бюл. Р 27 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева и Акустический институт им. акад. А.Н.Андреева (72) В.И.Анфиногентов, Г.С.Любашевский, Б.Д.Тартаковский и Ю.И.Чони (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 451056, кл. G 05 B 13/00, 1974. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ OIITHNHЗАЦИИ (57) Изобретение относится к технической кибернетике и может быть ис„SU„» 1325405 А1 пользовано для поддержания оптимального состояния многомерных объектов управления с изменяющимися характеристиками. Цель изобретения — повьппение точности системы автоматической оптимизации. Система автоматической оптимизации содержит объект 1 управления, датчики входных 2 и выходных 3 переменных, первый 4 и второй 5 блоки памяти, блок 6 идентификации, блок 7 оптимизации, регулятор 8 входных переменных, командный блок 9, блок 10 планирования эксперимента, блок 11 анализа точности модели. Цель изобретения достигается за счет введения блока 11 анализа точности модели. з.п. ф-лы, 5 ил.

1325405

20 г

r. Э 2 0

40

Изобретение относится к техниче ской кибернетике и может быть использована для поддержания оптимальнага состояния многомерных объектов управления с изменяющимися характеристи—.к ам и.

Цель изобретения — повышение точности системы автоматической оптиииэации.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы автоматической Оптимизации, на фиг.2 — функциональная схема блока планирования 3кснеримента, на фиг.3 — функциональная схема блока Оптимизации; на фиг.4 — функциональная схема блока анализа точности модели; на фиг.5 — функциональная схема командного блока.

Система содержит об3ъект 1 управления, датчики входньгх . и вьгходньгх 3 переменных, первый 4 и второй 5 блоки памяти, блок 6 идентификации., блок 7 оптимизации, регулятор 8 входных переменных, командный блок 9,, блок 10 планирования эксперимента, блок 11 анализа точности модели. Блок планирования эксперимента содержит генера,тор 12 сигналов, блок 13-формирования сигналов, блок 14 памяти плана эк— сперимента. Блок оптимизации имеет блок 15 выборки и хранения,, первый арифметический блок 16, г;ифрааяало говый преобразователь 17. Блок анали" за точности модели содержит аналогоцифровой преобразователь 18,, второй арифметический блок 19„. бг.ак ?0 фор-мирования невязки, блок 21 сравнения.

Командный блок имеет кнопку 22 "Пуск", первый элемент ИЛИ 233 реверсивный счетчик 24, инвертар 25, первый 26 и второй 27 генераторы импульсов, второй элемент ИЛИ 28, третий 2"., четвертый 30 и пятый 31 генераторы импульсов.

Система автоматической аг:тимизации работает следующим образам, При нажатии кнопки 22 "Пуск" в ко-мандном блоке 9 положительный импульс поступает на вход реверсивпсга сче.— чика 24, который задает количество импульсов, вырабатываемых первьм 26 и вторым 27 генераторами и пульсов, Пока количество импульсов fpньше заданного числа на выходе реверсивного

1 счетчика 24 устанавливается логическая единица, а на выходе инвертора

25 — логический ноль. В этом случае третий 29, четвертый 30 и пятый 31 г р н е р а т О р ы им и ул ь с <, 73 н е фО рм ир ую т . абак толька кол ичко стВО импульсов сс13ор мированных первым 26 и вторым 27 генераторами иипульсаг>, достигает требуемого числа,, на Выходе реверсивного счетчика 24 будет сформирован логический ноль, атключ ающией первый 26 и второй 27 генераторы импульсов, а на выходе ингерторе 25 — логическая единица, запускаюг(ая третий 29, четвертый 3,) и г:ятый 31 генераторы импульсов, которые фс риируют импульсы да тех п>р, гока на Второй вход первого элемент", ИПИ 23 «е поступает полажитель ыи импульс из блока 11 анализа точ ooòr brorråëè. Тогда рабата команд«ага блока 9 повторяется H coОтве гств;и с приведсн IbM выше описанием.

Импул сы считывания, формируемые первым генератором 26 импульсов поступают в блок: 10 планирования эксперимен "a на вход алака 14 памяти плана эксперимен-а. В блоке 1О планирав ания эксперимента формируются сигналы пробньlx воздействий., паступаюшие на второй вход регулятора 8 гходных переиенньгх. Одновременно второй гене13атор 27 импульсан формирует импульсы записи,, пс:ступающие в первый

4 и BToðай 5 блоки !1амяти„ Первый 4 и второй 5 блоки пев-.яти ВП3едставляют собой устройства ствкавой паияти, в котаpblx при наступлении импульсов записи с командно . о блока 9 праисход>-.т сдвиг ранее з вписан-Ой информации и запись новой инфсрма..;mr на асвобо— цившееся место. Они могут быт-, реализованы на регистрах последовательной записи.

Таким c;,áðàçoì. в первом 4 и втором

5 олоках памяти асу3цествляется накопление матриц «ходных и выходных Bo3— действий соатветственне3. Импульсы считывания, вырабатываемые первым reHpря Горо 26 Згипульсoll . и импульсы записи, формируемые вторым генераторам 27 иь.пульсов, .череп ются друг другам,. причем им.пульсы записи следуют -за импульса".и считывания с задержкой,, пр вышающ и длительность пере-. ходных процессов з объекте 1 управления и в регуля .Оре 8 входных геременньгх, После . прова«ля первым 26 и втарь3м 27 генераторами импульсов тре-буемого числа .-мпульсав. задаваемого в реверсивном счетч:-ке 24, первый 26

H Второй 27 генераторь 3 .3 пульсов ат3 13254 ключаются, и включаются третий 29, четвертый 30, и пятьпг 3! генераторы импульсов, формирующие импульсы, поступающие в блок 6 идентификации, в блок 7 оптимизации, и в первый 4 и второй 5 блоки памяти соответственно.

Третий генератор 29 импульсов формирует импульс, запускающий блок 6 идентификации, в котором осуществляется формирование коэффициентов S модели, заданной, например, для случая линейного объекта, имеющего N входов и M вых одов, в в иде и

Е5 „Х„=У, m = !,М. ь=«!

В этом случае коэффициенты S модели определяются из М систем линейных алгебраических уравнений и

S „Х = У „,, k 1«И, т = 1 М, )1с « в которой Х вЂ” элемент матрицы curak налов входных воздействий, У1, — эле- 25 мент матрицы сигналов выходных воздействий.

Четвертый генератор 30 импульсов формирует импульс, запускающий блок 7 оптимизации и следующий за импульсом, формируемым третьим генератором 29 импульсов, с задержкой, равной времени формирования коэффициентов S модели в блоке 6 идентификации. Блок 7 оптимизации, используя коэффициенты

S модели и сигналы с датчиков 3 выходных переменных, формирует оптимальные управляющие сигналы, воздействующие через регулятор 8 входных переменных на объект 1 управления.

Так, например, если в качестве критерия оптимальности используется квадрат среднеквадратического отклонения сигналов и М

6ã=X IX s у -« 11=г I« -«

h-=1 г «= г выходных переменных Y объекта 1 управления от некоторых заданных сигналов юг«, то оптиглальные управляющие 5О сигналы могут быть определены из решения системы линейньгх уравнений м м

X.Х„(" 5„.5„;) = Х.,„Б„;,3 =1, .

h-=1 tnа1

Первый арифметический блок 16, используя коэффициенты S модели, сформированные в блоке 6 идентификации, и сигналы с датчиков 3 выходных пере05 4 менных, формируемые блоком 15 выборки и хранения, синхронизируемые имПуль,сами, поступающими иэ четвертого генератора 30 импульсов, формирует оптимальные сигналы управления.

Блок !1 анализа точности модели по поступающим на его входы сигналам с датчиков 2 входных переменных Х„. и коэффициентам S модели, поступающим из блока 6 идентификации, формирует во втором арифметическом блоке 19 выходные переменные модели (M) си формирует в блoкe 20 формирования невязки квадрат среднеквадратичной погрешности м

У 1у у(М1)2

\«1=« (м2 выходного сигнала модели Y «« и выходного сигнала объекта Y, поступающего с датчиков 3 выходных переменных через аналого-цифровой преобразова" тель 18.

Сформированная величина квадрата среднеквадратичной погрешности сравнивается в блоке 21 сравнения с наперед заданным эначением амплитуды порогового импульса: о м

,. — . ". 1 4

h«= 1

Пятый генератор 31 импульсов формирует импульс записи, поступающий в первый 4 и второй 5 блоки памяти, и следующий за импульсом, формируемым четвертым генератором 30 импульсов, с задержкой, равной времени формйро" вания в блоке 7 оптимизации оптимальных сигналов и длительности переходных процессов в регуляторе 8 входных переменных и объекте 1 управления.

Если записанные вьппе условия вы олняются, то на выходе блока 11 анализа точности модели положительный импульс не формируется, и продолжается работа системы в режиме оптимизации, когда в соответствии с импульсами, формируемыми третьим 29, четвертым 30 и пятым 31 генераторами импульсов, в блоке 6 идентификации формируются новые коэффициенты S модели, в блоке

7 оптимизации формируются новые оптимальные сигналы,.поступающие через регулятор 8 входных переменных на вход объекта 1 управления, в первом 4 и втором 5 блоках памяти запоминаются

1325405 оптимальные сигналы, поступающие с датчиков 2 входных переменных, и сигналы с датчиков 3 выходных переменных соответственно. И так продолжается до тех пор, пока условие не нарушится, Тогда на выходе блока t1 анализа точности модели формируется положительный импульс, поступающий в командный блок 9 на второй вход первого элемента ИЛИ 23. Тем самь|м на выходе ревер — f0 сивного счетчика 24 формируется логи— ческая единица, запускающая первый 26 и второй 27 генераторы импульсов и отключающая третий 29,„ четвертый 30 и пятый 31 генераторы импульсов. Та- 5 ким образом, система переключается в режим накопления информации и идентификации, и работа ее снова начинается в соответствии с. приведенным выше описанием. 20

Таким образом, при работе предлагаемой системы автоматической оптимизации в режиме оптимизации наряду с формированием оптимальных сигналов осуществляется уточнение модели обь- 25 екта управления, при этом вместо пробных сигналов используются оптимальные сигналы, формируемые в блоке оптимизации. Уточнение модели объекта в режиме оптимизации приводит к по- 30 вышению точности системы автоматической оптимизации. Кроме того,, блок анализа точности модели осуществляет переход от режима оптимизации к режиму накопления данных и идентификации лишь тогда, когда произошлс резкое изменение характеристик объекта или модель управления не удовлетворяет критерию точности.

Формула изобретения

Система автоматчческой оптимизации, содержащая датчики входных переменных, соединенные входами с входами объекта управления, а выходами-с первыми входами перзого блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока идентификации, соединенного выходом с первым входом блока оптимизации, выход которого подключен к первому входу регулятора входных переменных, соединенного выходом с входами объекта управления, датчики выходных переменных, copäèненные входами с Выходами Обьекта управнения, а выходами — с первыми входами второго блока памяти, выход которого подклю:ен к второму входу блока идентификации, командный блок, соединенный:первым выходом череs блок планирования эксперимента с вторым входом регулятора входных переменных, а вторым выходом — с вторыми входами первого и второго блоков памяти, отличающаяся тем. что, с целью повышения точности системы автоматической оптимизации, введен блок анализа точности модели, первый вход которого соединен с выходом блока идентификации, а второй и третий входы — с выходами датчиков входных переменных, второй вход блока оптимизации подключен к третьему выходу командного блока, а третий вход — к первым входам второго блока памяти и четвертому входу блока анализа точности модели, соединенного выходом с входом командного блока, третий вход блока идентификации подключен к четвертому выходу командного блока.

2. Система по п,1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что командный блок содержит первый и второй элементы

ИЛИ, реверсивный счетчик, инвертор, первый, второй, третий. четвертый и пятый генераторы импульсов и кнопку

Пуск", соединенную с первым входом первого элемент- ИЛИ, второй вход которого язляется входом командного блока, а выход подключен к входу реверсивного счетчика, соединенного выходом через первый генератор импульсов со счетным входом реверсивного счетчика и первым выходом командного блока, через второй генератор импульсов — с первым входом второго элемента ИЛИ, через инвертор — с входами третьего, четвертого, пятого генераторов импульсов, выход пятого генератора импульсов соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом, а вь|ходы третьего н четвертого генераторов импульсов соответственйо — четвертым н третьи выходами командного блока.

1325й05

Составитель В.Башкиров

Техрец Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор Е.Папп

Заказ 3106/41 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А