Система оптимизации режимов работы объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 1)4 С 05 В 13/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ КузГОСУДАРСТ 8 ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе инецкий металлургический комбинатим. В.И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССРВ 95 1237, кл. С 05 В 13/00, 1981.(54) СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к технической кибернетике и позволяет повысить быстродействие и точность поиски поддержания оптимальных режимов работы многомерных стохастических объектов управления, подверженных действию неконтролируемых возмущений,В момент пуска блок планирования эксперимента 8 генерирует входные воздействия согласно матрице насыщенного симплексплана, который реализуется на объекте управления. Сумматор 7 формирует новое значение входного воздействия, координаты новой вершины симплекса путем отражения вершины, соответствующей наихудшему отклику. Введение контура, включающего идентификатор, модель объекта и третий блок памяти, дает возможность на каждом шаге оптимизации оценить истинные значения функции отклика в различных вершинах симплекса, правильно выбрать отражаемую вершину и тем самым снизить влияние неконтролируемых возмущений. Это повышает С скорость и точность поиска. 1 ил.134516 10 1(Х)=Я(Х)+2 где У и Я - наблюдаемое и истинноегзначения Функции откли Р ка; ЦЯ(Х) - неизвестная функция;2 - приведенная случайнаявпомеха, соизмеримая по к величине с диапазоном 20 м изменения. РВеличина помехи 2 изменяется су- н щественно (соизмеримо с диапазономизменения ф за время, меньшее време- н ни переходных процессов, по каналу 25 н управляющие воздействия - значения с функции отклика, нЦелью изобретения является повы- Р шение точности и быстродействия сис темы оптимизации режимов работы объ- З 0 6 екта. вНа чертеже приведена блок-схема в системы оптимизации режимов работыт объекта. вСистема оптимизации режимов работы ю35 объекта содержит объект 1 управления, вход которого связан с выходом регу- с лятора 2, второй блок 3 памяти, ана- д лизатор 4 выхода объекта, первый выход которого связан с первым входом анализатора 5 входа объекта, выход я которого связан с вторым входом первого блока 6 памяти и первым входом сумматора 7, блок 8 планирования экс- р .перимента, выход которого связан с первым входом первого блока 6 памяти и вторым входом командного блока 9, первый вход которого связан с выходом сумматора 7, первый выход с входомрегулятора 2, а второй выход с первым входом анализатора выхода объекта 4, первый выход которого такжесвязан с первым входом второго блока 3 памяти, а второй выход с вторымвходом третьего блока 10 памяти, идентификатор 11, первый вход которогосвязан с выходом второго блока 3 памяти, второй вход с выходом первого блока 6 памяти, а выход с первым вхолкЯ=а, +, аХ(2) Изобретение относится к технической кибернетике и предназначено для поддержания оптимальных режимов работы многомерных стохастических5 объектов управления, обладающих следующими свойствами,Статическая характеристика объекта управления может быть представлена в виде 82дом модели 12, второй вход которойсвязан с выходом первого блока 6 памяти, а выход с первым входом третьего блока 10 памяти, датчик 13 выходного параметра обьекта, вход которогосвязан с выходом объекта управления,а выход со вторым входом второго блока 3 памяти. Устройство и работа описаны для к Факторов оптимизации.Задачей оптимизации является поискзначений факторов, соответствующихэкстремуму целевой. Функции (истинноо значения). Работу системы рассмотим на примере задачи поиска минимумаелевой функции,В исходном состоянии в ячейкахторого блока 3 памяти, первого блоа 6 памяти и третьего блока 10 паяти записаны нули, на первом и втоом входах командного блока 9 такжеули.С момента пуска блок 8 планироваия эксперимента с периодичностьюачинает формировать входные воздейтвия Х, согласно матрице насыщЕн ого плана (симплекс плана), котоые по первому входу последовательноаписываются в ячейки первого блокапамяти, а также подаются на второйход командного блока 9, с,первогоыхода которого поступают на регуляор 2, преобразующий сигналы системыФизические воздействия, и реализутся на объекте 1 управления.Сигналы об измеренных значенияхоответствующих откликов У с выхоа объекта 1 управления через датчик13 поступают на второй вход второголока 3 памяти, где записываются вчейки памяти,Таким образом, после реализации+1 опыта исходный план экспериментаеализован, После реализации планаэксперимента во всех ячейках первогоблока 6 и второго блока 3 памяти записаны соответствующие значения факторов и значения (измеренные) откликов, полученные в 1+1 опытах, По этимзначениям идентификатор 11 определяеткоэффициенты а; (1=0,1) модели, заданной, например, в виде Сигнал о значении коэффициентов а;поступает на первый вход модели 12.На ее второй вход с выхода первогоблока 6 памяти поступают сигналы оЛ 1345 значениях факторов Х . В модели 12 сиспользованием полученных в идентификаторе 11 коэффициентов а рассчитываются оценки истинного значения фунл . 5 кции отклика Ц , соответствующие значениям факторов Х,.После этого командный блок 9 отключается по второму входу и открывается по первому, а на втором его вы ходе появляется командный сигнал,Это состояние является исходным для осуществления собственно процесса оптимизацииПервый шаг поиска оптимального ре жима работы объекта 1 управления начинается в момент подачи командного сигнала с второго выхода командного блока 9 на первый вход анализатора 4 выхода объекта, который по этому сигналу выделяет наихудшую оценку истинного значения функции откликаиз всех оценок ;, Сигнал о наихудшей оценкес первого выхода анализатора 4 выхода объекта подает ся на первый вход анализатора 5 входа объекта. В нем происходит выделение значений факторов Х соответстоЯвующих наихудшей оценке Я , из всех значений факторов Х,(1=0,М . Кроме З 0 того, сигнал о наихудшей оценке исл тинного значения функции отклика Я, подается на первый вход второго блока 3 памяти.При этом в соответствующей ячейке стирается информация о значении функции отклика У соответствующего значениям факторов Х,. С второго выхода анализатора выхода объекта также подается сигнал на второй вход третьего блока 10 памяти. При этом стирается записанная в нем информация, Сигнал о выделенной в анализаторе 5 входа объекта реализации факторов Х соответствующей наихудшей оценке истинного значения функциилотклика Я подается на первый вход сумматора 7, на второй вход которого с выхода первого блока 6 памяти подаются сигналы о значении всех факторов Х;. Сумматор 7 вычисляет новые значения факторов по формуле следующие шаги осуществляются аналогично первому, начиная с подачи командного сигнала со второго выходакомандного блока 9 на второй входанализатора выхода объекта 4.Таким образом, в процессе работысистемы осуществляется отражение симплекса и происходит последовательноеулучшение отклика. Поскольку оценкифункции отклика, полученные на МНК,являются наивероятнейшими (истинными)и из них исключены эффекты влияниявозмущения Е (фиг. 1), то по сравнению с прототипом уменьшается ошибкапри выборе направления движения симплекса. Следовательно, уменьшаетсяотклонение направления движения симплекса от направления градиента функции отклика и повышается скорость поиска. По той же причине повышаетсяточность нахождения экстремума целевой функции,В окрестностях экстремума симплекссовершает колебательные движения воптимальной области. Если областьдрейфует, система отслеживает этотдрейф,35 40 45 50 Формула изобретения 2 2 " 2вход первого блока 6 памяти, где ицформация об этой реализации стирастся в соответствующей ячейке.Сигнал о вычисленных значенияхХс выхода сумматора подается цапервый вход командного блока 9, с еговыхода - на вход регулятора и реализуется в объекте. Сигнал об измеренном значении отклика У с выходадатчика 13 подается на первый входвторого блока 3 памяти и записывается в свободной ячейке,.По новым значениям факторов и откликов, записанных в первом 6 и втором 3 блоках памяти, идентификатор11 уточняет коэффициенты а (3=О,Е)модели,По уточненной модели рассчитываются и записываются в ячейках третьего блока 10 памяти оценки истинныхлзначений функции отклика Я (1=1,1+1),соответствующие записанному в первомблоке 6 памяти новому набору значений факторов,На этом первый шаг поиска оптимального режима заканчивается. По Сигнал о реализации факторов Х соответствующий наихудшей оценке отлклика Ц также подается на второй Система оптимизации режимов работыобъекта, содержащая блок планированияСоставитель Л. Техред Л.Сердю Редактор лин орректор С.Черни в аказ 4919/4 б ВНИТираж 8 б Государстве елам иэобрет Иосква, ЖПодписнокомитета СССРоткрытий ог ний 11303 Раушска д, 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 134 эксперимента, анализатор выхода объекта, первый выход которого соединен с первым входом анализатора входа объекта, выходом подключенного к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом командного блока, подключенного первым выходом через регулятор к входу объекта управления, выход блока планирования эксперимента связан с вторым входом командного блока и первым входом первого блока памяти, выход анализатора входа объекта связан с вторым входом первого блока памяти, выход которого связан с вторым входом анализатора. входа объекта и вторым входом сумматора, выходом подключенного к третьему входу первого блока памяти, второй выход командного блока связан с первым входом анализатора выхода объекта, первым выходом связанного с первым входом второго блока памяти,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения точности и быстродействия системы, она содержит датчик Г)выходного параметра объекта, идентиФикатор, модель и третий блок памяти,первый вход идентификатора связан свыходом второго блока памяти, второйвход - с выходом первого блока памяти и первым входом модели, первыйвход третьего блока памяти соединенс выходом модели, и выход - с вторымвходом анализатора выхода объекта, 1 второй выход которого соединен с вторым входом третьего блока памяти, авыход объекта управления связан с входом датчика, выход которого связан свторым входом второго блокапамяти , выход идентификатора со -единен с вторым входом модели.