Система автоматической оптимизации

м 4 ЯО 56 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСоюз Советских Сацизлистическик Республик(51) М. Кл. б 05 Ь 13/00 Государственный комитат Совета Министров КСР по делам изобретенийи открытий(1) Заявитель Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им, Н. Э. Баумана(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для автоматического определения модели и поддержания оптимального режима работы многомерных объектов управления с меняющимися или неизвестными характеристиками.Известные системы автоматической оптимизации, содержащие командный блок и датчики входных и выходных переменных объекта, соединенные с блоками памяти, выходы которых подключены к блоку идентификации, связанному через блок оптимизации с регулятором входных переменных, обладают недостаточно высокой точностью и быстродействием.Для повышения точности и быстродействия в предлагаемой системе установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планирования эксперимента и блок уменьшения шага планирования, подключенный к входу регулятора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контроля идентификации, подключенный к входам блока оптимизации, блока планирования эксперимента и командного блока, выход которого связан с входом блока планирования эксперимента, а второй вход - с анализатором выхода объекта.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемой системы. Устройство содержит объект 1 управления,датчики 2 входных и выходных переменных объекта управления; блоки 3 и 4 памяти; блок 5 идентификации; блок 6 оптимизации; регу лятор 7 входных переменных; командный блок8; блок 9 контроля идентификации; анализатор 10 выхода объекта; блок 11 планирования эксперимента; блок 12 уменьшения шага планирования.10 Входные и выходные переменные объектауправления 1 с помощью датчиков 2 преобразуются во входные и выходные сигналы, которые накапливаются соответственно в блоках 3 и 4 памяти. Блок 5 идентификации по на копленным массивам Х и ы этих сигналовформирует модель объекта управления, связывающую регулирующие г и возмущающие г воздействия с выходными переменными объектами, в частности с показателем эффек тивности управления. Блок 6 оптимизации использует эту модель, в том числе определенные блоком 5 ее параметры з, для выработки установок у; на регулятор , управляющий объектом. Командный блок 8 переводит си стему с режима идентификации на режим оптимизации и обратно.Блок 9 контроля идентификации производит анализ значимости полученной модели, т. е, ее пригодности для оптимизации управ лепия объектом. Критерий значимости моде5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ли определяется спецификой объекта управления и может быть получен в результате его предварительных исследований. Например, он может состоять в том, чтобы некоторая норма коэффициентов модели превышала заданную величину.Анализатор 10 выхода объекта предназначен для определения величины шага, которая соответствует условному экстремуму показателя эффективности е при изменении установок у; регулятора в процессе оптимизации.Блок 11 планирования эксперимента формирует активные воздействия у" на объект управления при накоплении исходных данных для идентификации, а блок 12 уменьшения шага планирования уменьшает амплитуду этих воздействий.Работа системы автоматической оптимизации состоит в поочередной смене этапов накопления информации, идентификации и оптимизации, что ведет к постепенному определению таких уставок у;, которые соответствуют экстремуму показателя эффективности управления, а также к корректировке этих значений по мере изменения характеристик объекта управления.В исходном состоянии на вход регулятора поступают сигналы уо, соответствующие начальным значениям уставок, На выходе объекта при этом получается некоторое, в общем случае неоптимальное, значение е, показателя эффективности управления,Работа системы начинается с накопления в блоках 3 и 4 матрицы входных воздействий Х = хцщи вектора ы = ы(, При этом используют как естественные изменения входных переменных, так и искусственные, вызванные активными воздействиями блоков 11 и 12 в соответствии с матрицей полного факторного эксперимента или его дробных реплик.По окончании накопления Х и ы блок 5 определяет коэффициенты з = Щ,модели, заданной, например, в видете= , з.х:оиз системы уравненийА"газ. Хгы,Блок 9 производит проверку значимости модели, например проверку неравенстваз 1)=-.1 =0, 1 т; я)0 задано.Если неравенство выполняется, полученные коэффициенты модели могут быть использованы для шага оптимизации, т. е. для определения новых уставоку - уо -Величина Х определяется в результате совместной работы блоков 6 и0: по мере увеличения параметра Х блоком 6 блок 10 производит анализ разности значений показателя эффективности управления в текущий момент и в предшествующий, и как только знак этой разности изменится на обратный, увеличение Х прекращается. Полученное значение этого параметра соответствует условному экстремуму е при данных параметрах модели. Одновременно анализатор 10 выхода выдает сигналы на блоки 8 и 11, тем самым заканчивая шаг оптимизации и начиная новый этап накопления с последующей идентификацией и оптимизацией в окрестности полученного режима уь По мере приближения к оптимальному режиму для увеличения точности системы автоматической оптимизации блок 12 уменьшения шагов планирования снижает амплитуду искусственных воздействий на объект. В пределе она может быть уменьшена до нуля, что означает замену активного эксперимента пассивным. Если полученная в блоке 5 модель оказывается незначимой (не выполняется соответствующее неравенство), блок 9 контроля идентификации выдает сигналы на блоки 8 и 11 для продолжения процесса накопления и повторной идентификации. Этим исключаются ложные движения вблизи оптимума. Предмет изобретения Система автоматической оптимизации, содержащая командный блок и датчики входных и выходных переменных объекта, соединенные с блоками памяти, выходы которых подключены к блоку идентификации, связанному через блок оптимизации с регулятором входных переменных, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней установлены соединенный с датчиком выходных переменных анализатор выхода объекта, подключенные к нему последовательно соединенные блок планирования эксперимента и блок уменьшения шага планирования, подключенный к входу регулятора, и соединенный с выходом блока идентификации блок контроля идентификации, подключенный к входам блока оптимизации, блока планирования эксперимента и командного блока, выход которого связан с входом блока планирования эксперимента, а второй вход - с анализатором выхода объекта.Редактор Т. Иванова Корректор А. Степанова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1339/17 Изд. Ме 525 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5