Устройство для поиска экстремума функционала входных сигналов инерционного объекта
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социапистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150681. (21) 3298101/18-24 (513М.Кл з
С 05 В 13/02 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытнй (23) Приоритет
Опубликовано 30,11 82, Бюллетень N9 4 4 ($3) УДК б 2-50 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30.11,82
Акустический институт им. акад. Н. H. Андреева -АИ-СС Р : и Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ЭКСТРЕМУМА ФУНКЦИОНАЛА
ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ ИНЕРЦИОННОГО OPbEKTA
Изобретение относится к автоматическому управлению многомерными объектами, в частности к экстремальному регулированию инерционных объектов, Известно устройство для поиска экстремума функционала входного сигнала объекта, реализующее градиентный способ, содержащее генератор пробных приращений, последовательно соединенные измеритель приращения функционала, вход которого связан с выходом объекта, исполнительный механизм и сумматор, выход которого связан с входом объекта, программное устройство, выходы которого связаны с управляющими входами исполнительного механизма и генератора пробных приращений, выход которого связан с вторым входом сумматора (1).
Недостатком данного устройства при управлении реальными инерционными объектами являются большие затраты времени на определение частных производных функционала по входным сигналам с помощью пробных приращений и, следовательно, малая скорость поиска.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные измеритель приращения функционала, ключ, блок логического управления, а также и каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные дополнительный ключ и исполнительный механизм t 2).
Недостатком этого устройства является огранлченная точность нахождения экстремума функционала при заданной скорости поиска экстремума вследствие постоянной величины приращений входных сигналов, Увеличение точности нахождения экстремума функционала в прототипе может быть достигнуто только путем уменьшения величины постоянных приращений входных сигналов, т,е. ценой уменьшения скорости поиска экстремума.
Таким образом, величину постоянного приращения выбирают исходя из противоречивых требований точности нахождения и скорости поиска экстремума функционала.
Цель изобретения - повышение точности и скорости поиска экстремума функционала, Указанная цель достигается тем, что устройство содержит коммутатор каналов и в каждом канале — первый
978100
F к и (5) 30
40 усилитель и последовательно соединенные блок умножения, второй усилитель, блок памяти и сумматор, выход которого подключен к входу дополнительного ключа, вход блока логического управления соединен через коммутатор каналов с первыми входами блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами блока логического управления и через первы(усилитель со вторыми входами сумматоров.
На чертеже приведена функциональ» ная схема устройстна. устройство содержит дополнительч ные ключи 1, исполнительные механизмы 2, выходы которых связаны с входами объекта 3 управления, измеритель 4 приращения функционала, входы которого связаны с выхода ми объекта 3 управления, ключ 5, коммутатор б каналов, блок 7 логического управления, блок 8 умножения, первый усилитель 9, формирователь 10, второй усилитель 11, блок
12 памяти и сумматор 13.
Устройство работает следующим образом.
На к-м цикле последовательно, начиная с первого, н каждом канале (работа всех каналов одинакова) по команде от коммутатора каналов замыкается дополнительный ключ 1 и на выходе исполнительного механизма
2 входной сигнал х„к получает приращение ьхк ( хк =х +дхк к-
4 М (1)
В результате изменения входного
J сигнала изменяются выходные сигналы инерционного объекта 3 и на выходе измерителя 4 приращения функционала
Формируется приращение функционала доК к к к к К-4
Q» ( Как видно, это приращение, если не учитывать различные помехи, является следствием изменения входного сигнала х на величину дх"„. При замыкании ключа 5 найденное приращение функционала д()„ "поступает на входы коммутатора б каналов и блока 7 логического управления, Сигнал Ь О " с выхода коммутатора б каМ нЪлов поступает на второй вход блока 8 умножения формирователя 10 приращения перного канала. На перный вход блока 8 умножения поступает сигнал знака постоянного приращения с выхода блока 7 логического уп равления. Таким образом, на выходе усилителя 11, подключенного своим входом к выходу блока 8 умножения 4 формируется переменное приращение В ч для следующего к+1 цикла B„"+ .= -В„д() „" sign(a<) (3) где В„7 0 - коэффициент усиления усилителя 11, Формула (3) справед- лива при поиске минимума, Легко показать, что 11 »Ъ„ = я я и („, („„.„ê) (4) 10 Значение В запоминается в блоке 12 памяти формирователя 10 первого канала. Сигнал аQ " a блоке 7 логического управления поступает на устройство сравнения приращения функционала д.Я с заданным порогом Р, Это устройство формирует корректирующий сигнал F который через коммутатор К 20 корректирует состояние а„" триггера на выходе блока 7 логического управления, Этот триггер формирует сигнал знака постоянного приращения входного сигнала sign (а(). к 25 B данном случае, при включении коммутатором первого канала 1 если дЯ"„ » Р -1 если дф z P При поиске минимума Р— некоторая отрицательная величийа, смысл которой заключается в том, что если при шаге по сигналу управления функционал уменьшается на величину большую Р, то шаг н этом направлении повторяется в следующем цикле. Если уменьшение функционала меньше Р (т,е. незначительно), то направление шага изменяется на противоположное, т.е, sign (а „) = Р, sign (а ) (б) Предусмотрена специальная синхронизация, при которой операция (б) 45 производится после запоминания В <+" в блоке 12 памяти, Таким образом, в последующем цикле шаг по первой переменной формируется на выходе сумматора 13 и равен: ЬХК+" =A1S„V (QK„+4)-В ЬЦК ЫЯvf(QK) (7) где A< — коэффициент усиления усилителя 9. Легко показать, что при значительной частной производной 8@8) „обе составляющие д х " имеют один знак, что значительно ускоряет скорость движения к минимуму. В области минимума знаки состав®0 ляющих приращения могут и не совпадать, но выполняется условие(д Як(<(Р(, и, кроме того,при выполнении условия A< ) B„ . Р спранедливо з|9п (дх "+ ) = sign (а1к "), (8) б5 что исключает неустойчивость. 978100 Формула изобретения Согласно прототипу в этом случае вслецствие изменения знака приращения совершаются колебания вокруг найденной точки, отстоящей от начальной точки поиска на целое число единичных приращений Ал и не совпадающей с искомой точкой минимума. Согласно предлагаемому способу результирующее приращение дхл содерк+л ,жит компоненту дополнительного пе.ременного приращения -B„AQK< sign (а4) о K направленную в сторону минймума и смещающую точку, вокруг которой совершаются колебания к точке минимума. Аналогично производится прираще- 15 ние по остальным входным сигналам, т.е. те же операции производятся по другим каналам. Таким образом, предлагаемое устройство изменяет величину прираще- gp ния входных сигналов в зависимости от положения рабочей точки относительно экстремума и за счет этого позволяет повысить точность и скорость поиска экстРемума функционала. 5 Устройство для поиска экстремума функционала входных сигналов инерВНИИПИ Заказ 9214/62 Тираж 914 Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ционного объекта, содержащее послеповательно соединенные измеритель приращения функционала, ключ, блок логического управления., а также и 1 каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные дополнительный ключ и исполнительный механизм,отличающееся тем, что, с целью повыаения точности и скорости поиска экстремума. функционала, оно содержит коммутатор каналов и в каждом канале — первый усилитель и последовательно соединенные блок умножения., второй усилитель, блок памяти и сумматор, выход которо о подключен ко входу дополнительного ключа, вход блока логического управления соединен через коммутатор каналов с первыми входами блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами блока логического управления и через первый усилитель со вторыми входами сумматоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Растригин Л.A. Системы экстремального управления, Наука, 1974, с. 131-133. 2. Самонастраивающиеся системы, Справочник. Наукова думка, 1969, с. 40-41 (прототип).
