Комбинированная экстремальная система

 

220329

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoNs Соеетских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25Л!.1967 (М 1136605/26-24) Кл 21с, 46/50

42пто, 11/00 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 28.VI.1968. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 12.IX.1968

МПК G 05f

G 0614

УД К 621.396.662.078 (088.8) Комитет по делам

C иаобретеиий и открытий при Саеете Мииистрав

СССР

Автор изобретения

В. И, Несходовский

Институт кибернетики АН УССР

Заявитель

КОМБИНИРОВАННАЯ ЭКСТРЕМАДЪНАЯ СИСТЕМА

Известны экстремальные системы, в которых для коррекции свойств установлено распознающее устройство.

Предложенная система отличается от известных тем, что, с целью улучшения динамики системы и исключения автоколебательных поисковых движений, в ней между разомкнутой частью системы и распознающим устройством включены логическая цепь, составленная из последовательного соединения инвертора, ячейки «И» с инвертором и ячейки «ИЛИ» с инвертором, и две идентичные логические цепи, составленные из последовательного соединения дифференцирующей ячейки и триггера. Нулевой выход триггера подключен к одному из входов ячейки «И» первой логической цепи, а единичный выход его параллельными связями подсоединен к дополнительной ячейке «И» и через инвертор — к одному из входов ячейки «ИЛИ». Второй вход этой ячейки

«И» связан через инвертор перекрестной связью со входом триггера соответственно второй или третьей логической цепи, а второй вход каждого триггера подключен к выходу инвертора ячейки «ИЛИ» через дифференцирующую ячейку.

На фиг. 1 изображена схема экстремальной системы (вместе с разомкнутой частью и объектом регулирования); на фиг. 2 — три зоны равного значения показателя качества.

Комбинированная система управления включает в себя следующие основные части: разомкнутую часть (РЧ) 1, распознающую систему 2, формирователь признаков 3 и логическую схему 4. Объект 5 имеет экстремальную характеристику в виде параболы. Система 2, формирователи признаков 3 и схема 4 представляют собой собственно корректор.

На РЧ поступают информация о возмущающих воздействиях i, ls, ..., Х, и сигналы от логической схемы, которая является выходным звеном корректора. С выхода РЧ сигнал поступает (в виде регулирующего воздействия ц) на объект регулирования.

Распознающая система 2 представляет собой систему типа «Альфа». Формирователь признаков 3 служит для подачи признаков (т. е. сигналов определенного вида, характеризующих состояние объекта регулирования) на распознающую систему 2. Для выработки признаков формирователь получает информацию о показателе качества rp с объекта регулирования и о текущих значениях возмущающих воздействий л1, Х.е, ..., л, Логическая схема 4 состоит из триггеров б и 7, логических элементов «И» 8, 9 и 10, логического элемента «ИЛИ» 11, дифференцирующих элементов (схем задержек) 12, 13 и

14 и инверторов 15 — 21.

30 Логическая схема имеет три выхода и три

220329 входа. На входы ее поступают выходные сигналы с распознающей системы, С выходов сс подаются сигналы на РЧ, Логическая схема имеет три канала прохождения сигналов (два крайних канала полностью одинаковы). Наличие сигнала на каком-либо из крайних выходов логической схемы вызывает коррекциго характеристики РЧ. Один из крайних каналов действует при помехе одного направления, второй — при помехе противоположного направления.

Для того, чтобы корректор мог работать, характеристика РЧ (т. е. зависимость u,:== f(1., Х, ..., Х,) должна быть ломаной линией (с «зубцами»). Такая характеристика для случая единственного возмущающего воздействия изображена на фиг. 2,а.

Кроме того, распознающая система 2 должна быть обучена на те ситуации, которые предстоит распознавать в процессе работы. )ти ситуации характеризуются, во-первых, значением показателя качества гр в данном зубце (т. е. в том, в котором система работает в настоящий момент) и, во-вторых, тем, к какому ряду зубцов — верхнему или нижнему — относится данный зубец.

Количество ситуаций может быть любым и определяется двумя факторами: требуемой точностью регулирования и возможностями применяемой распознающей системы (количеством групп ассоциирующих элементов), Гребуемая точность регулирования и возможности РЧ в части формирования характеристики в виде ломаной (с «зубцами») линии определяют ширину зон разного значения показателя качества. Благодаря параболической форме экстремальной характеристики объекта все зоны естественным образом разбиваются на тройки, в каждую из которых входят две зоны данного показателя качества (отвечающие двум ветвям параболы) и зона со значением показателя качества гр = 1.

Ситуация представляет собой некоторую совокупность близких взаимных расположений характеристики РЧ и экстремальной характеристики объекта. На фиг. 2 а, б, в изображены такие три ситуации, причем рассмотрен частный случай изменения экстремальной характеристики объекта под действием помех; именно — сдвиг ее параллельно самой себе без изменения формы.

Система работает следующим образом.

При отсутствии помехи имеет место ситуация, изображенная на фиг. 2,а. Предположим, что система работает на втором зубце, а перед этим работала на третьем. Значение показателя качества как во втором, так и в третьем зубцах равно единице (условимся считать равными единице все значения показателя качества, достаточно близкие к максимальному; соответственно, все остальные значения приравниваются нулю). Информация о значении показателя качества в текущем зубце и в предыдущем поступает в формирователь признаков. В результате того, что оба

65 этих значения оказываются равными единице, на обоих выходах формирователя появляется сигнал. Это означает, что распознающей системе предстоит распознавать ситуацию «1, 1».

Ситуация эта называется «не регулировать, так держать» и характеризуется совпадением средней линии характеристики РЧ с оптимальной характеристикой объекта. Следовательно, показатель качества поддерживается на уровне, близком к максимальному, и в коррекции нет необходимости. На среднем выходе распознающей системы имеется сигнал, который поступает на средний вход логической схемы 4 и через инвертор 15 — на один из входов элемента «И» 9. На два других входа этого элемента поступают сигналы от нулевых выходов триггеров б и 7 (в исходном состоянии эти триггеры находятся в нулевом положении, следовательно, имеется напряжение на входах, обозначенных «О») . С выхода элемента

«И» 9 сигнал через инвертор 18 поступает на вход элемента «ИЛИ» 11, выходной сигнал которого, пройдя через инвертор 19, поступает на РЧ. Последняя оказывает регулирующее воздействие на объект регулирования. Зависимость 1г = /(Хг, л, ..., t.,) и ЯвлЯетсЯ тем жестким алгоритмом, по которому РЧ управляет объектом при отсутствии помехи.

Появление помехи приводит к изменению экстремальной характеристики объекта. Рассмотрим частный случай такого изменения, когда помеха сдвигает характеристику параллельно самой себе, не изменяя ее формы. В зависимости от направления помехи экстремальная характеристика (а с ней и оптимальная) сдвигается вправо вниз или влево вверх (фиг. 2,б, в). Так как характеристика РЧ остается на прежнем месте, то взаимное расположение средней линии характеристики РЧ и оптимальной характеристики изменяется (они больше не совпадают). Важным обстоятельством является то, что одна из границ между зонами разных значений показателя качества p (cp = О и гр= 1) проходит между рядами зубцов характеристики РЧ.

Коррекция происходит следующим образом. (Для определенности предположим, что помеха сдвинула оптимальную характеристику влево вверх (фиг. 2,в) и что система работает на третьем зубце, а перед этим работала на втором зубце).

Как видно из фиг. 2,в, третий зубец находится в зоне со значением показателя качества q О. Датчик показателя качества, входящий в состав объекта, фиксирует это значение показателя качества и выдает информацию об этом на вход формирователя признаков, На дном из двух выходов формирователя признаков исчезает напряжение (до того, как появилась помеха, на обоих выходах имелось напряжение). Распознающая система распознает ситуацию «1, О» (напряжение появляется на ес верхнем выходе lll) Ситуация называется

«регулировать, увеличить гг». С выхода 111 распознающей системы сигнал поступает на

220329

55 нижний вход логической схемы. Воздействуя через дифференцирующий элемент (схему задержки) 18 на вход триггера 7, этот сигнал перебрасывает триггер в единичное положение. На выходе 1 триггера появляется напряжение, которое поступает (нижний выход логической схемы) на РЧ. Это и есть сигнал на осуществление коррекции.

Одновременно исчезает напряжение па среднем выходе логической схемы, так «зк элемент «И» 9 не выдает больше сигнала (исчезло напряжение на его среднем входе).

С выхода РЧ на объект регулирования поступает уже скорректированное регулируюшес воздействие p . Скорректированное положение характеристики РЧ показано на фиг. 2,в штрихпунктирной линией. Цель регулирования достигнута, средняя линия характеристики РЧ совмещена с оптимальной характеристикой объекта. Аналогично корректор работает при помехе противоположного направления. Распознается ситуация «О, !» (т. е. появляется напряжение на выходе 1 распознающей системы), на РЧ поступает сигнал по нижнему выходу логической схемы, а на объект с выхода

РЧ подается регулирующее воздействие р .

Коррекция произошла; характеристика РЧ сдвинута и ее средняя линия совмещена с оптимальной характеристикой, но в результате возникает ситуация «1 1» (на выходе распознающей системы сигнал сразу же переходит с

«III» на «П»). Если бы не было логической схемы и выходы «1», «П» и «1П» подавались бы непосредственно на РЧ, то произошло бы немедленное переключение РЧ на выдачу регулирующего воздействия р. Но так как помеха не исчезла, то в результате возникла бы вновь ситуация («1, О»), вновь произошла бы коррекция и т. д., т. е. наблюдался бы процесс автоколебаний. Логическая схема предупреждает возникновение автоколебаний в системе.

Исходным положением является: наличие сигнала на среднем выходе П распознающей системы и на среднем выходе логической схемы. Работа логической схемы на первом и втором тактах рассмотрена выше.

В третьем такте логическая схема обеспс швает задержку сигнала коррекции на все время действия помехи благодаря тому, что триггер 7 остается в единичном положении и после того, как сигнал от распознающей системы перемещается с выхода III на выход П. Между тем средний канал логической схемы нс пропускает сигнал, потому что на одном из входов логического элемента «И» 9 нет напряжения (именно на том его входе, который соединен с нулевым выходом триггера 7).

Только когда помеха исчезает, в схеме происходит переключение каналов. При исчезновении помехи возникает ситуация «0.1», и, следовательно, появляется сигнал на выходе 1 распознающей системы. Благодаря тому. что триггер 7 находится в единичном состоянии, на один из входов элемента «И» 10 подано напряжение. Сигнал, появившийся на выходе I паспознающей системы. поступает через ин.ертор lб (предварительно пройдя через дифференцирующпй элемент 12) на второй вход этого элемента. Элемент «И» 10 срабатывает и выдает сигнал на элемент «ИЛИ» 11. Выходной сигнал с элемента «ИЛИ» 11 поступает, во-первых, на РЧ «включая» воздействие и, (что приводит к появлению напряжения на выходе П распознающей системы) и, во-вторых, на триггеры б и 7 (через схему задержки

l4), запир-я их, т. е. устанавливая в нулевое положение. Хотя следствием этого является исчезновение сигнала на выходе элемента «И»

10, так как напряжение на выходе I триггера

7 исчезло, элемент «ИЛИ» ll все-таки остается сработавшим, так как на средний вход его поступает сигнал с выхода П распознающей системы. Непрерывность выходного сигнала элемента «ИЛИ» 11 достигается подбором параметров дифференцнрующих элементов (схем задержек) 12, 18 и 14.

Система возвращается в исходное состояние. Аналогичным образом логическая схема работает при помехе противоположного направления.

Предмет изобретения

Комбинированная экстремачьная система, содержащая разомкнутую часть II распознающее устройство, отлача ощаяся тем, что, с це,IbIo улучшения дпназшкп системы II исключения автоколебательных поисковых движений, в ней меяду разомкнутой частью системы и распознающим устройством включены логическая цепь, составленная из последовательного соединения ппвертора, ячейки «И» с инвертором и ячейки «ИЛИ» с инвертором, и две идентичные логические цепи, составленные из последовательного соединения дифференцирующей ячейки II триггера, нулевой выход коToDoI подключен к одному из входов ячейки

«И» первой логической цепи, а единичный выход его IIapaëëåëüíызш связями подсоединен к дополнительной ячейке «И» и через инвертор — к одному из входов ячейки «ИЛИ» причем второй вход этой ячейки «И» связан через инвертор перекрестной связью со входом триггера соответственно второй илп третьей логической цепи, а второй вход каждого триггера подключен к выходу инвертора ячейки «ИЛИ» через дифференцирующую ячейку.

220329

Составитель И, Шувалова

Редактор Е. Семанова Техред Л. Я. Левина Корректор С. А. Башлыкова

Заказ 2562/7 Тираж 530 Подписное

ЦЦИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2