Многоканальный автоматический оптимизатор

 

1ынf, Союз Советских

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.09.78 (21) 2665627/18-24 (51) М.Кл. 6 05 В 13/02 с присоединением заявки—

Гасударственный комитет

СССР по делов изобретений н открытий (3) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень М 37 (45) Дата опубликования описания 14.10.80 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретевия

Ю. В. Митришкин и Л. Н. Фицнер

Ордена Ленина Институт проблем управления (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМИЗАТОР

Изобретение относится к области экс лремального управления, в частности к дискретным устройствам многопараметрической оптимизации.

Известны дискретные многоканальные автоматические оптимизаторы, решающие задачу определения локального экстремума фуниции многих переменных -fl). В этих оптимизаторах для нахождения экстремума применяются, методы наискорейшего спуска и градиента. При реализации этих методов требуется оценка частных производных оптимизируемой функции с помощью ее частных приращений от пробных воздействий по всем, переменным. Это,приводит к снижению быстро действия поиска, а также к относительному усложнению схем оптимизаторов.,Поэтому данные оптимизаторы нашли применение в основном при решении задач анализа и синтеза систем на электронных моделях. Для управления реальными объектами применяются дисиретные оптимизаторы с совмещенными пробными и рабочими шагами, в которых для нахождения экстремума требуется определять только знак, приращений оптимизируемой величины, Наиболее;близким техническим решением к изобретению является дискретный многоканальный автоматический оптимизатор (2) с совмещенными пробными и рабочими шагами, содержащий переключатели, определитель знака приращения выходной величины объекта оптимизации, первый

5 выход которого соединен через коммутатор с соответствующими первыми входами элементов И, а второй выход — со вторыми входами элементов И. Недостатком этого оптимизатора является низкое быстродействие, поскоЛьку процесс поиска в нем имеет высокую чувствительность к выбору системы координат оптимизируемой функции. На простейших функциях, например, в двумерном случае Qi ——, х,, + хг (поиск. минимума Q) известный оптимизатор обеспечивает выход в.экстремум двумя спусками из любых начальных условий. Переход на поиск по следующей, переменной осуществляется коммутатором при двух при2о ращениях оптимизируемой величины в не.правильном направлении. Если оси координат повернуть на угол л/4, получив функцию Яг = х,— хfj+l,+õ.,, то на ней даже при наилучшей организации поиска дви25 жение к экстремуму приобретает циклический характер, что резко увеличивает время отыскания экстремума.

Целью изобретения является повышеЗО ние быстродействия оптимизатора.

769490

Зо

55,Поставленная цель достигается тем, что

:предложенный оптимизатор содержит по числу каналов триггеры, RC-,çâåíüÿ и интеграторы, выходы каждого элемента И через соответствующие последовательно соединенные триггер, переключатель и RCзвено соединены со входами соответствующих интеграторов, а первые входы элементов И через соответствующие переключатели соединены со входами соответствующих интеграторов..

На фиг. 1 изображены линии равного уровня функции Ql = I%II + х, и

= х, — х I + (х, + х.,, а также траектории поиска минимума QI (фиг. 1,а) и Q2 (фиг.

1,б) оптимизатором; на фиг. 2 приведена функциональная схема оптимизатора, где обозначены: 1 — объект оптимизации, 2 — определитель знака приращения выходной величины объекта оптимизации, 8- — коммутатор, 4 — эл емент И, 5 — триггер, б— переключатель, 7 — RC-звено. и 8 — интегратор.

Оптимизатор работает следующим образом.

В тактовые моменты времени совершаются шаги поочередно по каждой переменной хь х2, ..., х„(п — число каналов оптимизатора), т. е при каждом шаге происходит смена переменной. Если после шага по какой-либо переменной знак,приращения .выходной величины объекта изменится, то в следующем рабочем такте совер шаются одновременно два шага в обратном направлении по .предыдущей пе ременной и очередной шаг по последующей.

Очередность шагов задается последовательным под ключением RC-з>веньев 7,переключателями б к выходам триггеров 5. При этом через последовательные RC-звенья 7 проходят импульсы тока, что приводит к изменению выходных напряжений интеграторов 8 на один шаг в направлении, оп ределяемом состояниями триггеров 5. При от ключении RC-звеньев от выходов трипгеров

5 их емкостные элементы разряжаются контактами переключателей б. У правление переключателями б производится коммутатором 8 в моменты времени, определяемыми импульсами тактового выхода опре делителя 2. Если в тактовый момент времени знак приращения выходной величины объекта 1 изменится, то с выхода определителя 2 импульс напряжения опрокидывает триггер того канала, на который поступает сигнал от коммутатора 8. Срабатывание триггера

5,при водит к перезарядке еикостного элемента соответствующего RC-звена 7 и к образованию двойного шага в ооратном направлении по предыдущей переменной.

Правильное поступление сигнала с выхода определителя 2 на вход соответствующего трипгера 5 обеспечивается лотическими элементами И 4., В качестве примера на фиг. 1, а, б показаны траектории поиска минимума функции Qi — — )х,(+l >I и Q =I,.—,х,+х> на плоскости двух переменных х, и х, иллюстрирующие принцип действия оптимизатора. В отличия от прототипа хараапер про плоскости двух переменных х, и х,, иллюстрирующие принцип действия оптимизатора.,В отличии от п рототипа характер,процесса поиска в предложенном оптимизаторе не за висит от выбора системы координат оптимизируемой функции (траектории фиг. 1, а, б). При повороте осей координат траектории,поиска,не приобретают циклический ха ракте р (фиг. 2, б),,поскольку при каждом шаге происходит смена переменной. В результате время поиска не возрастает.

Таким образом, предложенный оптимизатор имеет более высокое быстродействие по сравнению с известными оптимизаторами.

Ф ор мула изобретения

Многоканальный автоматический оптимизатор, содержащий переключатели, определитель знака приращения выходной величины объекта оптимизации, пер>вый выход которого соединен через коммутатор с соответст>вующими первыми входами элементов И, а второй выход — со вторыми входами элементов И, о тл и ч а ю шийся

> тем, что, с целью повышения быстродействия оптимизатора, он содержит по числу каналов триггеры, RC-звенья и интеграторы, выходы каждого элемента И через соответствующие последо вательно соединенные триггер,,переключатель и RC-звено соединены со входами сост>ветствующих интеграторов, а первые входы элементов И через соответствующие переключатели соединены со входами соответствующих интегр втор ов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 123759, кл. iG 05 В 13/02, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР № 1 29031, кл. G 05 В 13/02, 1960 (прототип), 769490

Составитель А. Лащев

Техред О. Павлова

Корректор С. Файн

Редактор Л. Утехина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1300/1291 Изд. № 479 Тираж 956 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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