Устройство для поиска экстремума функционала входных сигналов инерционного объекта

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 150681. (21) 3298101/18-24 513 М. Клз С 05 В 13/02 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(0888) Дата опубликования описания 30,11,82 Акустическийи Ордена Лени ститу инст 1 Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ЭКСТРЕМУМА ФУНКЦИОНАЛА ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ ИНЕРЦИОННОГО ОБЬЕКТАИзобрческомуобъектамному регтов,мерилюч, такх нен- лниаст- ходетрему Цель изобр очности и ск а функционал Указанная то устройств аналов и в ктения - повышрости поиска ель достигается тем, содержит коммутатор аждом канале - первый предлагаемомуодержащее тение относится к автоматправлению многомернымив частности к экстремальлированию инерционных объ Известно устройство для поиска экстремума функционала входного сигнала объекта, реализующее гради ентный способ, содержащее генератор пробных приращений, последовательн соединенные измеритель приращения функционала, вход которого связан с выходом объекта, исполнительный механизм и сумматор, выход которог связан с входом объекта, программн устройство, выходы которого связаны с управляющими входами исполнитель ного механизма и генератора пробных приращений, выход которого связан с вторым входом сумматора 1 1,Недостатком данного устройства при управлении реальными инерционными объектами являются большие затраты времени на определение ч ных производных функционала по в ным сигналам с помощью пробных приращений и, следовательно, малая скорость поиска.Наиболее близким кявляется устройство, с м, акад. Н.Н. Андреева-АИ-ССР :т проблем управленияЫ. последовательно соединенные из тель приращения функционала, к блок логического управления, а же и каналов, каждый из которы содержит последовательно соеди ные дополнительный ключ и испо тельный механизм 1 2).Недостатком этого устройства является огранлченная точность на" хождения экстремума функционала при заданной скорости поиска экстремума вследствие постоянной величины при ращений 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 проти воречивых требований точности нахождения и скорости поиска экстремума функционала.(5) ЗО 35 40 усилитель и последовательно соединенные блок умножения, второй усилитель, блок памяти и сумматор, выход которого подключен к входу дополнительного ключа, вход блокалогического управления соединен через коммутатор каналов с первымивходами блоков умножения, вторыевходы которых соединены с выходамиблока логического управления и черезпервы( усилитель со вторыми входамисумматоров,На чертеже приведена функциональная схема устройстна.устройство содержит дополнительчные ключи 1, исполнительные механизмы 2, выходы которых связаныс входами объекта 3 управления,измеритель 4 приращения функционала, входы которого связаны с выходами объекта 3 управления, ключ 5,коммутатор б каналов, блок 7 логического управления, блок 8 умножения, первый усилитель 9, формирователь 10, второй усилитель 11, блок12 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 коммутатораканалов замыкается дополнительный ключ 1 и на выходе исполнительного механизма 2 входной сигнал хкполучает приращение ьхкфхк =х +лхк-(1)В реэультате изменения входного сигнала изменяются выходные сигналы инерционного объекта 3 и на выходе измерителя 4 приращения функционала Формируется приращение функционала лок к к к кК где 0= 0(х 1,х ,х икк( к- кК- )ьКак видно, это приращение, если не учитывать различные помехи, является следствием изменения входного сигнала х на величину Лх". При замыкании ключа 5 найденное приращение Функционала дя "поступает на входы коммутатора б каналов и блока 7 логического управления, Сигнал Ь О " с выхода коммутатора б каналов 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 логическогоуправленияя, Таким образом, на выходе усилителя 11, подключенного своим входом к выходу блока 8 умножения 4формируется переменное приращение Вф" для следующего к+1 циклаВ" .= -Вд " з 19 п(аК) (3) где В 7 0 - коэФфициент усиления усилителя 11, Формула (3) справед- лива при поиске минимума, Легко показать, что 10Значение В запоминается в блоке 12 памяти формирователя 10 первого канала.Сигнал аО " в блоке 7 логическогоуправления поступает на устройство сравнения приращения функционала ЛЯ с заданным порогом Р, Это устройство формирует корректирующий сигнал Р, который через коммутаторК20 корректирует состояние ак триггерана выходе блока 7 логического управления, Этот триггер формируетсигнал знака постоянного приращениявходного сигнала з 1 дп (а.к 25 В данном случае, при включениикоммутатором первого канала1 если ДЯ" Е Р-1 если ЛО 7 РПри поиске минимума Р - некоторая отрицательная величина, 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. з 5.9 п (а 1) = Р, зз.уп (а) (б)Предусмотрена специальная синхронизация, при которой операция (б)45 производится после запоминания Вв блоке 12 памяти, Таким образом, впоследующем цикле шаг по первойпеременной формируется на выходесумматора 13 и равен:50ьх,:Аци (,о"+")-р Бак знои(а"), (7)где А - коэффициент усиления усилителя 9,Легко показать, что при значительной частной производной дфдХобесоставляющие дхф"имеют один знак, -что значительно ускоряет скоростьдвижения к минимуму.В области минимума знаки состав 60 ляющих приращения могут и не совпадать, но выполняется условие(Ь ЯЧ(Р(,и, кроме того,при выполнении условияА 1 ) В. Р спранедливо83 лЯп (ЬхКф ) = з 19 п (а 1 к) (8)65 что исключает неустойчивость.978100 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 92 Тираж 914 Подписно Согласно прототипу в этом случаевслецствие изменения знака приращения совершаются колебания вокругнайденной точки, отстоящей от начальной точки поиска на целое числоединичных приращений Ая и не совпадающей с искомой точкой минимума,Согласно предлагаемому способу результирующее приращение дх содерк+л,жит компоненту дополнительного пе.ременного приращения -Вдок з 1 дп (а 4) оКнаправленную в сторону минймума исмещающую точку, вокруг которойсовершаются колебания к точке минимума,Аналогично производится приращение по остальным входным сигналам,т.е. те же операции производятсяпо другим каналам,Таким образом, предлагаемое устройство изменяет величину приращения входных сигналов в зависимостиот положения рабочей точки относительно экстремума и за счет этогопозволяет повысить точность и скорость поиска экстремума функционала, 5 Устройство для поиска экстремумафункционала входных сигналов инерилиал ППП "Патент", Ужгород, ул. Проектная ционного объекта, содержащее последовательно соединенные измерительприращения функционала, ключ, блоклогического управления а также И 1каналов, каждый из которых содержитпоследовательно соединенные дополнительный ключ и исполнительный механизм, отличающеесятем, что, с целью повьваения точностии скорости поиска экстремума. функ"ционала, оно содержит коммутаторканалов и в каждом канале - первыйусилитель и последовательно соединенные блок умножения., второй усилитель, блок памяти и сумматор, выход которото подключен ко входудополнительного ключа, вход блокалогического управления соединен через коммутатор каналов с первымивходами блоков умножения, вторыевходы которых соединены с выходамиблока логического управления и через первый усилитель со вторымивходами сумматоров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Растригин Л.А. Системы экстремального управления, Наука,1974, с. 131-133.2. Самонастраивающиеся системы.Справочник. Наукова думка, 1969,с. 40-41 (прототип).