Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании

 

Эеэи моэмам ватен нетеинте сок:..

О Il бми А

Союз Советских

Социалистических

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.10.74 (21) 2071457/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 22.12.76 (51) М. Кл б 066 7/66

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62:52(088.8) (72) Авторы изобретения

А. П. Кежинайтис, С. N. Оржекаускас, К. М. Рагульскис и И. 1О. Скучас

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для анализа и синтеза оптимальных параметров динамических систем при полунатурном моделировании.

Известны устройства для автоматической параметрической оптимизации динамических систем (1, 2), применяемые в основном для настройки параметров модели. Выходной сигнал модели сравнивается с выходным сигналом реальной динамической системы. Полученный сигнал рассогласования служит критерием качества настройки параметров модели. После умножения этого сигнала на сигнал, пропорциональный частной производной выходного сигнала модели по настраиваемому параметру, и решения уравнения наискорейшего спуска с последующим интегрированием на выходе интегратора получается сигнал,,пропорциональный настраиваемому параметру. Так как критериальной функцией является сигнал рассогласования, то процесс настройки продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования стремится к экстремальному значению, т. е. к нулю, Из известных устройств параметрической оптимизации при полунатурном моделировании наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее соединенные между собой моделируемую и реальную части оптимизируемой динамической системы и подключенные между выходом и соответствующим входом моделируемой части оптимизируемой динамической системы последовательно соединенные блок решения уравнений чувствительности, блок вычисления частных производных крптериальной функции и блок интеграторов (3).

Отсутствие в данном устройстве системы, 10 обеспечивающей вычисления частных производных реакций реальной части по оптимизируемым параметрам, не позволяет использовать в нем беспоисковые непрерывные методы параметрической оптимизации при полунатурlб ном моделировании.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании.

20 Это достигается тем, что устройство содержит блок вычисления частных производных реакций реальной части, входы которого подключены к выходам реальной части системы и блока вычисления частных .производных

25 критериальной функции, а выходы — к входам блока решения уравнений чувствительности.

На чертеже представлена блок-схема устройства для параметрической оптимизации

30 при полунатурном моделировании, вФ

537358

4 д! д

1 (Х, а, Q, t), дй 50 . По сигд»

Устройство содержит оптимизируемую динамическую систему 1 с моделируемой 2 и реальной 3 частями, схему 4 управления оптимизируемыми параметрами с блоками решения уравнений чувствительности 5, вычисления частных производных критериальной функции б, интеграторов 7 и блок 8 вычисления частных производных реакций реальной части.

Для автоматической параметрической оптимизации используется непрерывный градиентный метод наискорейшего спуска.

В моделируемой части 2 оптимизируемой динамической системы 1 решается дифференциальное уравнение вида

Х=/(Х,а, R, 6,1), где Х вЂ” вектор состояния системы; а — вектор оптимизируемых параметров;

R — вектор-функция реакций;

6 — вектор-функция возмущений;

t — время.

В реальную часть 3,поступает информация из моделируемой части 2 о состоянии динамической системы 1, а из реальной части в моделируемую часть — сигналы реакций, соответствующие этому состоянию. Таким образом, изменение возмущения 6 или параметров в моделируемой части, как видно из приведенного уравнения, неизбежно вызывает изменение реакций реальной части динамической системы. Непрерывным изменением параметров, по заранее выбранной критериальной функции 1, управляет схема 4. В этой схеме осуществляется решение основных уравнений управления, т. е. чувствительности и наискорейшего .спуска по выбранной критериальной функции 1.

По сигналам, пропорциональным состоянию системы, поступившим из моделируемой части

2, блоком 5 решается уравнение чувствительности вида

Х: f(Х,а,R Q t). д» д»

Однако непосредственное решение этого 45 уравнения невозможно так, как в него входят две неизвестных величины, подлежащие опредХ делению. Это — коэффициенты влияния — и д» частные производные реакции

OR валам пропорциональным — —, поступившим

7 д» из блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части, а также по сигналам из моделируемой части осуществляется решение упомянутого уравнения чувствительности на выходе блока 5 решения уравнений чувствительности образуются сигналы, пропор- 60 дХ циональные коэффициентам влияния . Они д» поступают на вход блока б, в котором происходит вычисление частных производных критериальной функции 65 где 1=1(Х, а, G, t), и по уравнению наискоda д1 рейшего спуска — = — К, где К=коэфdt д» фициент усиления, формирование на выходе сигналов, пропорциональных производным ondu тимизируемых параметров по времени — . Эти

dt сигналы после операции интегрирования в блоке 7, пропорциональные самим оптимизируемым параметрам, поступают в,моделируемую часть и служат для перестройки параметров системы. Кроме того, сигналы с выхода блока б вычисления частных;производных критериальной функции, пропорциональные

dz производным и сигналы из реальной чаdt сти, пропорциональные реакциям R, подаются на вход блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части. Здесь сигналы, пропорциональные реакциям Я, дифференцированием преобразуются в производные

dR по времени . Деление этих сигналов на

dt производные оптимизируемых параметров по времени служит для образования сигналов, пропорциональных частным производным реакций реальной части динамической системы по оптимизируемым параметрам.

Использование блока вычисления частных производных реакций реальной части обеспечивает непрерывную оптимизацию параметров по реакциям реальной части системы при полунатурном моделировании. Оптимизация проводится автоматически по нескольким параметрам и позволяет значительно ускорить процесс оптимального синтеза при полунатурном моделировании. Наличие устройства параметрической оптимизации при полунатурном моделировании выгодно выделяет его при оптимизации таких сложных динамических систем, как системы, содержащие биологические объекты, а техническая, реализация при этом не составляет трудностей.

Формула изобретения

Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании, содержащее соединенные между собой моделируемую и реальную части оптимизируемой динамической системы и подключенные между выходом и соответствующим входом моделируемой части оптимизируемой динамической системы последовательно соединенные блок решения уравнений чувствительности, блок вычисления частных производных критериальной функции и блок интеграторов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, оно содержит блок вычисления частных производных реакций реальной части, входы которого подключены к выхода м реальной части системы и блока вычисления частных производных кри537358

Составитель Э. Митрошин

Техред М. Семенов

Редактор И. Грузова

Корректор Т. Добровольская

Заказ 2692/17 Изд. № 1827 Тира>к 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 териальной функции, а выходы — к входам блока решения уравнений чувствительности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Беки Дя. и Карплюс У. Теория и применение гибридных, вычислительных систем—

Изд-во «Мир», М., 1970, с. 284 — 292.! ( (!

1 ( (1

1 (1

1

1

I»

2. Кори Г., Кори Т. Электро нные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. «Мир», М., 1968, т. 2, с. 235 — 239.

3. Масари С., Ибрагим А. Оптимизация ко5 лебательных систем с помощью гибридной электромеханической АВМ, — «Динамические системы и управление», № 2, 1972 (прототип).