Многоканальный автоматический оптимизатор

(72) Авторь изобретев тришкин и Л. Н. Фицнер ститут проблем управления Заявитель ена Лен(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙАВТОМАТИЧЕСКИЙ ОПТИМИЗАТ зобретени ейспвия о Цель 30 ние бысявляется повышеимизатора. Изобретение относится к области экслремального управления, в частности к дискретным устройствам многопараметрической оптимизации,Известны дискретные многоканальные автоматические оптимизаторы, решающие задачу определения локального экстремума фуниции многих переменных (1. 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 быстродействия 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 коммутаторс соответствующими первыми входами элементов И, а второй выход - со вторыми входами элементов И. Недостатком этого оптимизатора является низкое быстродей ствие, поскоЛьку процесс поиска в немимеет высокую чувствительность к выбору системы координат оптимизируемой функции. На простейших функциях, например, в двумерном случае Я, =,х + хг (поиск.минимума Я) известный оптимизатор обеспечивает выход в.экстремум двумя спусками из любых начальных условий. Переход на поиск по следующей, переменной осуществляется коммутатором при двух при ращениях оптимизируемой величины в неправильном направлении. Если оси координат повернуть на угол л/4, получив функцию Яг = х, - хг+ х,+х. то на ней даже при наилучшей организации поиска дви жение к экстремуму приобретает циклический характер, что резко увеличивает время отыскания экстремума.,Поставленная цель достигается тем, что дредложенный оптимизатор содержит по числу каналов триггеры, ЛС-,звенья и интеграторы, выходы каждого элемента И через соответствующие последовательно соединенные триггер, переключатель и ЛС- звено соединены со входами соответствующих интеграторов, а первые входы элементов И через соответствующие переключатели соединены со входами соответствующих интеграторовНа фиг. 1 изображены линии равного уровня функции Я, = (х,+ (х. и = )х, - х+ х, + х, а также праектории поиска минимума Я, (фиг. 1,а) и Яг (фиг.1,б) оптимизатором; на фиг. 2 приведена функциональная схема оптимизатора, где обозначены; 1 - объект оптимизации, 2 - определитель знака приращения выходной величины объекта оптимизации, д. - коммутатор, 4 - элемент И, 5 - триггер, б - переключатель, 7 - ЯС-звено. и 8 - интегратор.Оптимизатор работает следующим образом.В тактовые моменты времени совершаются шаги поочередно по каждой переменной хь х, , х (и - 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 совершаются одновременно два шага в обратном направлении по предыдущей переменной и очередной шаг по последующей. Очередность шагов задается последовательным подключением РС-звеньев 7,переключателями б к выходам триггеров 5. При этом через последовательные РС-звенья 7 проходят импульсы тока, что приводит к изменению выходных напряжений интеграторов 8 на один шаг в направлении, определяемом состояниями триггеров 5, При от- ключении ЯС-звеньев от выходов трипгеров 5 их емкостные элементы разряжаются контактами переключателей б. Управление переключателями б производится коммутатором 3 в моменты времени, определяемыми импульсами тактового выхода определителя 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 3. Срабатывание триггера 5,приводит к перезарядке еикостного элемента соответствующего ЯС-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 Я = )х(+)х и Я =(х - х, - ,х,+х на плоскости двух переменных х, и х, иллюстрирующие принцип действия оптимизатора, В отличии от прототипа характер про плоскости двух переменных х, и х иллюстрирующие принцип действия оптимизатора.,В отличии от прототипа характер,процесса поиска в предложенном оптимизаторе не зависит от выбора системы координат оптимизируемой функции (траектории фиг. 1, а, б). При повороте осей координат траектории ,поиска,не приобретают циклический характер (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 Многоканальнь 1 й автоматический оптимизатор, содержащий переключатели, определитель знака приращения выходной величины объекта оптимизации, первый выход которого соединен через коммутатор с соответствующими первыми входами элементов И, а второй выход - со вторыми входами элементов И, о тл и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия оптимизатора, он содержит по числу каналов триггеры, ЛС-звенья и интеграторы, выходы каждого элемента И через соответствующие последовательно соединенные триггерпереключатель и РС-звено соединены со входами соответствуюших интеграторов, а первые входы элементов И через соответствующие переключатели соединены со входами соответствующих интегр а тор ов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР123759, кл. 6 05 В 13/02, 1959.2. Авторское свидетельство СССР129031, кл. б 05 В 13/02, 1960 (прототип),арьк. фил. пред. Патент Заказ 1300/1291 Изд.479 Тираж 956НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобрет113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4% Подписноей и открытий