Устройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании

Эффсааэмм йатентне теките сот.,:(51) М. Кл. С 066 7/66 Гасударственный комитет Совета Министров СССР по лелам иэобретеиийи открытий(72) Авторы изобретения А. П. Кежинайтис, С. И. Оржекаускас, К, М. Рагульскис и И. 1 О. Скучас Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАМЕТР ИЧ ЕСКО Й ОПТИМИЗАЦИ И ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИИзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для анализа и синтеза оптимальных параметров динамических систем при полунатурном моделировании.Известны устройства для автоматической параметрической оптимизации динамических систем 11, 21, применяемые в основном для настройки параметров модели. Выходной сигнал модели сравнивается с выходным сигналом реальной динамической системы. Полученный сигнал рассогласования служит критерием качества настройки параметров модели. После умножения этого сигнала на сигнал, пропорциональный частной производной выходного сигнала модели по настраиваемому параметру, и решения уравнения наискорейшего спуска с последующим интегрированием на выходе интегратора получается сигналпропорциональный настраиваемому параметру. Так как критериальной функцией является сигнал рассогласования, то процесс настройки продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования стремится к экстремальному значению, т. е. к нулю,Из известных устройств параметрической оптимизации при полунатурном моделировании наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее соединенные между собой моделируемую и реальную части оптимизируемой динамической системы и подключенные междувыходом и соответствующим входом моделируемой части оптимизируемой динамической5 системы последовательно соединенные блокрешения уравнений чувствительности, блоквычисления частных производных крптериальной функции и блок интеграторов З.Отсутствие в данном устройствесистемы,10 обеспечивающей вычисления частных производных реакций реальной части по оптимизируемым параметрам, не позволяет использовать в нем беспоисковые непрерывные методыпараметрической оптимизации при полунатур 15 ном моделировании.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для параметрической оптимизации при полунатурноммоделировании.20 Это достигается тем, что устройство содержит блок вычисления частных производныхреакций реальной части, входы которого подключены к выходам реальной части системыи блока вычисления частных производных25 критериальной функции, а выходы - к входам блока решения уравнений чувствительности.На чертеже представлена блок-схема устройства для параметрической оптимизацииЗО при полунатурном моделировании, 537358Однако непосредственное решение этого 45уравнения невозможно так, как в него входятдве неизвестных величины, подлежащие опредХделению. Это - коэффициенты влияния - ид дй 50. По сигд частные производные реакции дЯвалам пропорциональным -- , поступившимА )диз блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части, а также по сигналам из моделируемой части осуществляется решение упомянутого уравнения чувствительности н на выходе блока 5 решения уравнений чувствительности образуются сигналы, пропордХциональные коэффициентам влияния . Онидпоступают на вход блока б, в котором происходит вычисление частных производных критериальной функции 65 Устройство содержит оптимизируемую динамическую систему 1 с моделируемой 2 и реальной 3 частями, схему 4 управления оптимизируемыми параметрами с блоками решенияуравнений чувствительности 5, вычислениячастных производных критериальной функцииб, интеграторов 7 и блок 8 вычисления частных производных реакций реальной части.Для автоматической параметрической оптимизации используется непрерывный градиентный метод наискорейшего спуска.В моделируемой части 2 оптимизируемой динамической системы 1 решается дифференциальное уравнение видаХ= 1 (Х, а, Я, 6, 1),где Х - вектор состояния системы;а - вектор оптимизируемых параметров;Я - вектор-функция реакций;6 - вектор-функция возмущений;2 ОЕ - время.В реальную часть 3 ,поступает информацияиз моделируемой части 2 о состоянии динамической системы 1, а из реальной части в моделируемую часть - сигналы реакций, соответствующие этому состоянию, Таким образом, изменение возмущения 6 или параметровв моделируемой части, как видно из приведенного уравнения, неизбежно вызывает изменение реакций реальной части динамической системы. Непрерывным изменением параметров,по заранее выбранной критериальной функции 1, управляет схема 4, В этой схеме осуществляется решение основных уравнений управления, т, е. чувствительности и наискорейшего спуска по выбранной критериальнойфункции 1.По сигналам, пропорциональным состояниюсистемы, поступившим из моделируемой части2, блоком 5 решается уравнение чувствительности видаХ: (Х,а,Я) 6,1),да да 4д д1 (Х, а) 6, 1),где 1=1(Х, а, 6, 1), и по уравнению наиско 1 а д 1рейшего спуска - = - К, где К=коэфИ дфициент усиления, формирование на выходе сигналов, пропорциональных производным опта тимизируемых параметров по времени - , ЭтиИсигналы после операции интегрирования в блоке 7, пропорциональные самим оптимизируемым параметрам, поступают в,моделируемую часть и служат для перестройки параметров системы. Кроме того, сигналы с выхода блока б вычисления частных, производных критериальной функции, пропорциональныеаапроизводным и сигналы из реальной чаЖсти, пропорциональные реакциям Я, подаются на вход блока 8 вычисления частных производных реакций реальной части. Здесь сигналы, пропорциональные реакциям Я, дифференцированием преобразуются в производные1 йпо времени . Деление этих сигналов )наЖпроизводные оптимизируемых параметров по времени служит для образования сигналов, пропорциональных частным производным реакций реальной части динамической системы по оптимизируемым параметрам,Использование блока вычисления частных производных реакций реальной части обеспечивает непрерывную оптимизацию параметров по реакциям реальной части системы при полунатурном моделировании, Оптимизация проводится автоматически по нескольким параметрам и позволяет значительно ускорить процесс оптимального синтеза при полунатурном моделировании, Наличие устройства параметрической оптимизации при полунатур. ном моделировании выгодно выделяет его при оптимизации таких сложных динамических систем, как системы, содержащие биологические объекты, а тех)ническая,реализация при этом не составляет трудностей.Ф ор мула изобретенияУстройство для параметрической оптимизации при полунатурном моделировании, 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 уравнений чувствительности, блок вычисления частных производных критериальной функции и блок интеграторов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, оно содержит блок вычисления частных производных реакций реальной части, входы которого подключены к выходам реальной части системы и блока вычисления частных производных кри537358 Составитель Э, МитрошиТехред М. Семенов Редактор И. Груз рректор Т. Добровольская ПодпнсноССР Заказ 2692/17ЦИИИПИ Изд.1827сударственногопо делам изоб35, Москва, ЖТирак 864сомнтета Совета Министрретенпй и открытий35, Раушская наб., д. 4/5. Сапунова, 2 ипография териальной функции, а выходы - к входам блока решения уравнений чувствительности,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Беки Дя. и Карплюс У. Теория и применение гибридных, вычислительных систем - Изд-во Мир, М., 1970, с. 284 - 292,2. Кори Г Кори Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. Мир, М., 1968, т. 2, с. 235 - 239.3. Масари С., Ибрагим А. Оптимизация ко лебательных систем с помощью гибриднойэлектромеханической АВМ, - Динамические системы и управление,2, 1972 (прототип).