Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании

 

Союз Советскими

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 537358 (22) Заявлено 06.10.78 (21) 2671089/18-24 (S ) с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетG 06 G 7/66

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150980. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 170980 (53) УДК 681.333 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. В. Пажитнов, A. A. Вурба, В. В. Буданов и М. A. Казанцев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЧ ОПТИМИЗАЦИИ

ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Поскольку случайные параметры характеризуются совокупностью моментов случайных величин, то рассоглаИзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для анализа и синтеза оптимальных параметров динамических систем при полунатурном моделировании.

По основному авт.св, Р 537358, известно 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 15 уравнений чувствительности, блок вычисления частных производных критериальной функции и блок интеграторов, блок вычисления частных производных реакций реальной части, входы которого подключены к выходам реальной части системы и блока вычисления частных производных критериальной функции, а выходы - к входам блока решения уравнений чувствительности (1)

Недостатком известного устройства является невысокая точность.

Цель изобретения - повышение точности.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены группа из и последовательно соединенных сумматоров, ограничительные диоды, группы иэ (n-1) инверторов и блок деления, выход которого подключен ко второму входу блока вычисления частных производных критериальной функции, группа выходов которого через соответствующие ограничительные диоды, включенные в обратном направлении, соединена со входами соответствующих инверторов группы, первый вход блока деления подключен к выходу первого сумматора группы, один вход п-го сумматора и другие входи (n 1) сумматоров группы соединены с выходами соответствующих инверторов группы, группа выходов блока вычисления частных производных критериальной функции через соответствуюшие ограничительные диоды, включенные в прямом направлении, подключена к выходам соответствующих инверторов группы, второй вход блока деления является входом устройства.

763924 сование ь в данной ситуации может быть оценено по следующей формуле и ()

Н где Л< - -рассогласование по 1 -му моменту, и - количество моментов, характеризующих случайные параметPbI i

Одни ограничительные диоды осуществляют пропускание на инверторы величины рассогласования, если она меньше нуля. Другие ограничительные диоды необходимы для пропускания непосредственно на группу сумматоров положительных значений рассогласования. Группа инверторов служит для изменения знака на противоположный у отрицательного значения расогласования. Группа сумматоров осуществляет вычисление числителя формулы (1). Блок деления определяет величину рассогласования b, в соответствии с формулой (1).

На чертеже представлена блок-схема устройства для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании.

Устройство содержит динамическую . систему 1 с моделируемой 2 и реальной 3 частями. Первый вход части 2 соединен с первым выходом части 3, а первый выход части 2 с входом части 3. Устройство содержит также блок

4 управления оптимизируемыми параметрами с блоком 5 решения уравнений чувствительности, блоком б вычисления частных производных критериальной функции и блоком 7 интеграторов.

Первый вход блока 5 подключен ко второму выходу моделируемой части 2, а выход - к входу блока 6.Ïå âûé выход блока 6 соединен с входом блока

7 и первым входом блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части, второй вход которого подключен ко второму выходу реальной части З,а выход ко второму входу блока 5. Второй вход блока б соединен с выходом блока 9 деления, первый вход которого является входом устройства. 1

Кроме того, устройство содержит группу сумматоров 10, группу инверторов 11,ограничительные диоды 12 и 13.

Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделированиии работает следующим образом.

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

Х - f (Х, са,Я, G, t ) (1) где Х вЂ” вектор состояния системы, oL — вектор оптимизируемых параметров, R - -вектор-функция реакций, G — вектор-функция возмущений, t - время.

5 (О

В реальную часть 3 поступает ин- формация из моделируемой части 2 о состоянии динамической системы 1, а иэ реальной части в модулируемую— сигналы реакций, соответствующие этому состоянию, Таким образом, изменение возмущения G или параметров с моделируемой части, как видно иэ приведенного уравнения, неизбежно вызывает изменение реакций реальной части динамической системы, Непрерывным изменением параметров по заранее выбранной критериальной функции, управляет блок управления 4. В этом блоке 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

В„Х-.„„ (.,1 СМ Э д

Однако непосредственное решение этого уравнения невозможно, так как в него входят две неизвестных величины,подлежащие определению. Это — коэффициенты влияния — и частные произдх а* водные реакции ЭЯ(аА По сигналам, пропорциональным ЭК134поступившим из блока 3 вычислейия частных производных реакций реальной части, а также по сигналам из моделируемой части, осуществляется решение упомянутого уравнения чувствительности и на входе блока 5 решения уравнений чувствительности образуются сигналы, пропорциональные коэффициентам влияния ах

Они поступают на вход блока б, в котором происходит вычисление частных производных критериальной функции Э1 а а -1 1(1- ) где 1=1(х, 4,,G,t) по уравнению наискорейшего спуска

Ы ат

Ж аз. где К вЂ” коэффициент усиления, формирования на выходе сигналов, пропорциональных производным оптимизируемых параметров по времени ф- Эти сигналы после операции интегрирования в блоке 7 поступают на второй вход моделируемой части 2 и служат для перестройки параметров системы.

Сигналы с первого выхода блока б вычисления частных производных критернальной функции, пропорциональные производным (- и сигналы из pedt альной части, пропорциональные реакциям 1, подаются также на вход блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части. Здесь сигналы, пропорциональные реакциям R дифФеренцированием преобразуются в

763924 производные по времени —. Деление

dR

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

Со вторых выходов блока 6 вычисления частных производных критериальной функции рассогласования, соответствующие различным моментам случайных параметров b поступают на ограничительные 12 и 13 диоды.

Если Ь < О то эта величина задерживается на диодах 13 и проходит через диоды 12 на группу 11 инверторов, для изменения знака на противоположный.

Когда 6...10, величина рассогласования сможет пройти через диоды 13 непосредственно на входы группы 10 сумматоров. Сюда же поступают положительные значения A c выходов группы 11 инверторов. Таким образом на сумматоры поступают только положительные значения рассогласования.В группе сумматоров 10 осуществляется оценка величины Й „,которая поступает на второй вход блока 9 деления.

На первый вход блока 9 засылается с входа устройства величин — на соответствующая количеству моментов, характеризующих случайные параметры динамической системы. В блоке 9 деления определяется обобщенная характеристика рассогласования ь в соответствии с формулой (t). Величина ь подается на второй вход блока 6, где вычисляются частные производные критериальной функции. В дальнейшем работа устройства протекает так же, как и в случае де; ерминированных параметров динамической системы.

Положительный эффект, который дает предлагаемое изобретение, заключается в том, что оно, в отличие от прототипа, позволяет оценивать величину рассогласования между реальной и модулируемой частями при случайных параметрах динамической системы, следовательно, производить настройку этой системы в данной ситуации.

Формула изобретения

Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании по авт.св. М 537358, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены группа иэ И последовательно соединенных сумматоров, ограничительные диоды, группы из (n-1) инверторов и блок деления, выход которого подключен ко второму входу блока вычис20 ления частных производных критериальной функции, группа выходов которого через соответствующие ограничительные диоды, включенные в обратном направлении, соединена со входами соответ„. ствующих инверторов группы, первый вход блока деления подключен к выходу первого сумматора-группы, один вход И -го сумматора и другие входы (n-1) сумматоров группы соединены с выходами соответствующих инверторов группы, группа выходов блока вычис.— ления частных производных критериальной функции через соответствующие ограничительные диоды, включенные в прямом направлении подключена к выходам соответствующих инверторов группы, второй вход блока деления является входом устройства.

Источники информации, 4р принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ГГ 537358; кл. G 06 G 7/66, 1974 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6285/43

Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4