Многоканальная система оптимального управления

Саве Севетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 09.07,74 (21) 2042617;24 05 В 13 0 51) .5 с присоединением заявкисударственный комитет вета Мнннстров СССР Приоритет(088.8) нь 34 06.10.76 Бюлл Опубликовано 15.09.7 Дата опубликования брете а дел 1 тин 1;сап(71) Заявитель стовский ордена Т ени государственнь о Красногоиверситет(54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯдаптивным систетрическими объьзовано для репоисковой опти Изобретение относится к амам управления многопарамесктами и может быть исполщения широкого круга задачмизации. 5Известны многоканальные системы оптимального управления, используемые для решения задач поисковой оптимизации многопараметрических ооъектов 11, 2). Эти системы содержат многоканальные оптимизаторы, чц сло каналов которы.; равно числу оптимизируемых параметров объекта. Поиск оптимального состояния объекта управления в таких системах осуществляется путем изменения многоканальным оптимизатором параметров 15 об ьекта управления. Быстродействие такцх систем определяется числом измерений показателя качества объекта управления, необходимых для перевода объекта;в оптимальное состояние. Число измерений для извест ных систем, как правило, велико и это значительно сужает область их возможного применения.Наиболее близкой по технической сущности к данному изобретению является многокгналь ная система оптимального управления, содеркащая первый многоканальный оптимизатор, вход которото соединен с выходом объекта управления, а выходы соединены соответственно с первыми входами линейного преобра зователя, выходы которого через исполнительный механизм соедпнены с соответствующими входами объекта управления 13.Недосаком известноц многоканальной системы оптик ального уппавления 51 вг 5 ется низкое быстродействие системы из за Оольшого объема вычислений прц определении новых сцстем координат объекта.Цель изооретснця - повышение быстродействияя системы оптимального управления.Это достигается тем, что в многоканальной системе оптимального управления установлены блок переключения и второй многоканальный оптимизатор, пр 1 гчем выход ооъекта управленя сосдш;ен со входамц блока переключения ц второго многоканального оптимизатора, выходы которого соединены соответственно со вторыми входаид линейного преобразователя, а выходы блока перекопа:1 снц сос. динены соответственно с управлющцми входами первого ц второго многоканальных оптимизаторов.На чертеже показана О,1 ок-схема прсдл агае мой многоканальной системы оптимального упр авления.Система содержит первый ц второй многоканальные оптимизаторы 1, 2, лцнейныи преобразователь 3, олок переключения 4, исполнительны механизм 5 ц объект управления б.3Система работает следующим образом.Оптимизатор 1 вырабатывает значения первых вспомогательных переменных у, (1= 1,2,1 г), КОтОРые затем подаются соответственно на цсрвыс вхолы линейного преооразователя 3.Поскольку система оптимального управления является многоканальной, то совокупность независимых переменных объектов управления хь гле= 1, , 1 г и совокупность вспомогательных переменных угле г =1 а, удобно записать в Векторном вплех и у соогветствснно.В гНИС 5 Ном преобразователе 3 осуществл 51 стс 51 преобразование вектора лополнительцых нсрсмсццых у, таким образом, чтобы получить такое зцачсццс вектора х, которос приведет к наилучшему измене)гию показателя качества Я обьскта управления 6. Это линейцос преобразование,прсдставляст собой опсряциО ммножгя 1 и 51 мстрицы (А) на векОр срвых ло)илццсл)иых цсрсмсццых у и. Слсловагсльцо, является операцией по 5 ворота )гмсрцой системы координат векгора первых лоЦог 51 ПСЛЬЦЫХ ЦСРСМЕЦЦЫХ У.Элементы матрицы (А 1) прелставляют собой вторые дополнительные переменные, которые выраоатываются в оптимизаторе 2 и являются его выходными сигналами. Ввиду того, что размерность матрицы (А) линейного преобраЗОБЯЦИ 51 г-МСРЦОГО ВСКТОРЯ У РЯВНЯ )г,( Й, 10 число выходов оптимизатора 2 равно л-. Быстрый рост этой величины с ростом размерности независимых переменных объекта управления 6 определяет, выбор алгоритма оптимизации оптимизатора 2 как алторитма случайного поиска, который обладает наивысшей скоростью поиска экстремума объектов управления большой размерности по сравнению с регулярными алгоритмами оптимизации.Особенность линейного преобразования, осущсствляемого с помощью матрицы вторых лополцитсльцых псременных, Вырабатываемых оптимизатором 2, заключается В том, что при повороте вектора дополнительных переменных / ОднОВ 1 зсмсццо измспя 10 051 углы 1 ежду коор. лииатными векгорами и их масштабы. Это приводит к измсцсцию Вектора х цсза Нси )ых переменных обьскта управления 6 за счет изменения матрицы (А) линейного преобразо,вания даже при отключенном оптимизаторе 1, т, с. при отсутствии изменен;й вектора у. К последнем случае система реализует матричць и И 011 си, и то В 1 зсм 51 как поц 1 ли 1 и Нзмсцсция вектора у оцтимизяг)ро)В сСтсмс реализуется матрично - векторнып поиск,Ь;)ок переключения 4 управляет работой оптимизаторов 1 и 2 следу)ощим образом. Сначала включается оптимизатор 2. Он работает ло тех пор, пока не будет найдено значение вектора НСЗЯВпсимых перемснных обьскта упирав,спи 5 х, при котором Окязятс,1 ксчс- "1 вс 00 ьектя л 1 ряв,сция 7,у 1 шастс 51 по срявцсццю с исходным его значением (лля опрслелсццости, в слу яе поиска м)шимума Я (х) ( 0 (х) В этот момент цайлсццая матрица (А) фиксируется в линейном преобразователе 3, блок переключения 4 отключает оптимизатор 2 и полключает оптимизатор 1.Оптимизатор 1 осуществляет дальнейшее улучшение показателя качества Я объекта управления, изменяя вектор у. В этот момент, когла показатель качества объекта управления Начнет ухудшаться, блок переключения 4 от)клОчаст опт)мизатор 1 и вновь включает оптимизатор 2, который начинает поиск навои системы координат переменных оптимизируемого объекта (т, е. осуществляется матричный поиск).Возможен другой режим работы блока переключения 4 и, следовательно, всей системы оптимального управления - режим парных прооцых лвпкс 5 П 11. В этом режиме на кажлом шаге поиска включается вначале оптимизатор 2 (оптимпзатор 1 отключен) и генерируется поискоьцяи вектор хь для которого фиксируется показатель качества Я (х,), а затем вклн)чается оптимизатор 1 (оптимизатор 2 отключен, т. е. матрица (А) фиксирована), генерируется поискоьый вектор х. и фиксируется показатель качества Я (х ). Если одно из пробных движений привело к улучшению показателя качества О, то производится рабочее л)ви- зО жение в найденном направлении соответствуюгцим оптимизатором, если оба - то раоотает наилучший оптимизатор. После окончания лвижения переходят к следующему шагу поиска.35Использование второго многоканальногооптимизатора и блока переключения в системе позволяет упростить операции опрелеления значений элементов матрицы линейного 40 преооразования переменных объекта управления.В предлагаемой системе производится меньшее 1 о сравнению с известным число измерений показателя качества объекта и тем 45 самым повышается ее быстродейст 1 вие.Молельные исслеловяния показали, чтооыстролейс гвис предлагаемой многоканальной системы оптимального управления выше, чем у известных систем глптимального управле 115151, рабогающих по методам наискорейшегосг) ска, Гамса - ЗЯЙлена, Розенброна, Особенц( ца ияча;1 ьцом эс оптимизации.Формул а изобр стсцияМногоканальная система оптимального управления, содержащая первый многоканальный оптимизатор, вхал которого соединен с 6,) выхолом объекта управления, а выходы соелинены соответственно с первыми,входами ли ейного преобразователя, выходы которого Срез исполнительный механизм соединены с соответствующими входами объекта управле ция, отличающаяся тем, что, с целью по528543 Составитель Ю. Гладков Техред Е. Лодурушина Каменская 1(орректор Е. Хмелева дактор кав 2007/8 Из ЦНИИПИ Госуда ио 113035, 1 одиисиос.1 о 93ствевногоделам изомосква, Я( Тирак 10 о 9комитета Совета Министров СССР бретеиий и открытий-35, Раушская иаб., д. 45 ииотрафия, ир. С аиуиов вышения быстродействия системы оптимального управления, в ней установлены блок переключения и второй многоканальный оптимизатор, выход объекта управления соединен со входами блока переключения и второго многоканального оптимизатора, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами линейного преобразователя, а выходы блока переключения соединены соответственно с управляющими входами первого и второго многоканальных оптимизаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:1. Растригин Л. Л. Системы экстремального управления, М., Наука, 1974 г., стр,356 -5 359.2. Воронов А. Л. Основы теории автоматического управления, часть 111, Энергия, Л.,1970 г., стр. 179 - 185.3. Розенброк . и др. Вычислительные мето 1 О ды,для инженеров-химиков, М., Мир, 1968 г.,стр. 444 1 прототип),