Система автоматической оптимизации

/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН пользовано для поддержания оптимального состояния многомерных объектов В 27ационный институт Акустический иняющимися характер ретения - повьппен втоматической опт опти.Н.Андрееватов, Г.С.Любашеский и Ю.И.Чони вления переоки па ок 7 идетельство СССР 5 В 13/00, 1974.(56) АвторскоеУ 451056, кл, С ятор 8 Ъ блок оптимизации, регул ременных, командньв планирования экспе римент(57) Изобретенческой киберне ИЧЕСКОИ ОПТИМИ СТЕМА АВТ анализа точности мтения достигаетсяблока 11 анализа тз.п, ф-лы, 5 ил. ли. сче дели.очност относится к техние и может быть исВЕННОЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ ТИЙ(21) 4037351/24-2 (22) 17.03,86 (46) 23. 07. 87. Бюл (71) Казанский ав им. А.Н,Туполева ститут им. акад. ( В,И.Анфиноге с ий, Б.Д.Тартако ( 62-50(088.8) управления с изместиками. Цель изоточности системымизации. Системамизации содержитдатчики входных 2менных, первый 4мяти, блок 6 иден втоматическ бъект 1 упр и выходных второй 5 б ификации, б входных пе, блок 10блок 11 Цель изобре- введения30 г г Э 80 l 40 Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано для поддержания оптимального состояния многомерных объектов управления с изменяющимися характеристи -к ам и.Цель изобретения - повышение точности системы автоматической аптиииэации.На Фиг.1 представлена Функциональная схема системы автоматической оптимизации, на фиг.2 - Функциональнаясхема блока планирования эксперимента, на Фиг,3 - Функциональная схемаблока оптимизации; на Фиг,4 - Функциональная схема блока налива точностимодели; на фиг,5 - Функциональнаясхема командного блока.Система содержит объек г 1 управления, датчики входньгх 2 и вьгходньгх 3переменных, первый 4 и второй 5 блокипамяти, блок 6 идентификации., блок 7оптимизации, регулятор 8 входных переменных, командный блок 9 блок 10планирования эксперимента, блок 11анализа точности модели. Блок планирования эксперимента содержит генера,тор 12 сигналов, блок 13 Формированиясигналов, блок 14 памяти плана эк -сперимента. Блок оптимизации имеетблок 15 выборки и хранения первыйарифметический блок 16, 1",1 гфраг 11 алаговый преобразователь 17. Блок авали"за точности модели содержит аналогоцифровой преобразователь 18 второйарифметический блок 19 бг.ок 20 Формирования невязки, блок 21 сравнения.Командный блок имеет кнопку 22 "Пуск",первый элемепт ИЛИ 23 реверсивныйсчетчик 24, инвертор 25, первый 26и второй 27 генераторы импульсов,второй элемент ИЛИ 28, трет 1 гй 2"четвертый 30 и пятый 1 31 генераторыимпульсов,Система автоматической ог:тииизацииработает следующим образом,При нажатии кнопки 22 Пуск" в ко-.мандном блоке 9 положительный импульспоступает на вход реверсивпсга сче; -чика 24, который задает количествоимпульсов, вырабатываемых первьм 26и вторым 27 генераторами и 1 пульсов,.Пока количество импульсов меньше за -данного числа на выходе реверс 11 вного1счетчика 24 устанавливается логическая единица, а на выходе инвертора25 - логический ноль. В этаи случаетретий 29, четвертый 31 и пятый 31 генераторы импульсов не Формируют,1 к та:1 ька количества импульсов сфармированньгх первым 26 и вторым 27 генераторами иипульсаг, достигает требуемого числа на Вь 1 ходе реверсивногосчетчика 24 будет сформирован лаги 1 еский ноль, отключающий первый 26и второй 27 генераторы щпульсов, ана выходе ингертор; 25 - логическаяединица, запускзюг 1 я третий 29, четвертый 30 и г:ятый 31 генераторы импульсов, которые Фсрмируют импульсыдо тех пр, гака на второй вход первого элемента ИЛИ 23 не поступает полажительалый импульс из блока 11 анализа тачнас.ти модели. Тогда рабатакаианднога блока 9 повторяется в соОтветствии с приведснным выше аписВием.Импульсы считывания, Формируемые первым генератором 26 импульсов поступают в блок: 10 планирования эксперимента на вход блока 14 памяти плана эксперимента, В блоке 10 планирования эксперимента Формируются сигналы пробнь:х воздействий., паступаюшие на Второй вход регулятора 8 гхадных переменных. Одновременно второй генератор 27 импульсов формирует ,гипульсы записи паступаюггие в первый 4 и второй 5 блоки памяти Первый 4 и второй 5 блоки па 1 яти представляют собой устройства ствкавой паияти, в которых при поступлении импульсов записи с камандн 010 блока 9 происходит сдвиг ранее записан-:сй информации и запись новой инфсрмации на Освободившееся место, Они могут быть реализованы н регистрах последовательной записи.Таким образам, в первом 4 и втором 5 блоках памяти осуществляется накопление матриц ходных и вьгхадных ваз -действий соответственна, Импульсысчитывания, вырабатываемые первым генератора 1 26 импульсов, и импульсызаписи Формируемые вторым генераторам 27 иь.пульсэв., чередуются друг сдругом,. причем импульсы записи следуют за импульса",и считывания с задержкаи, превышющеи длите,пьнасть перекодных процессов з Объекте 1 управления и в регуля.Оре 8 входных геременньгх, После Фор"11 ров 11 ния первым 26 ивторым 27 генераторами импульсов тре-.буемого числа 1 мпульсав. задаваемогов реверсивном счетчьке 24, первый 26и Второй 27 генераторы 1.1 пульсов ат05 4менных, формируемые блоком 15 выборки и хранения, синхронизируемые имПуль,сами, поступающими иэ четвертого генератора 30 импульсов, формирует оптимальные сигналы управления.Блок 11 анализа точности модели по поступающим на его входы сигналам с датчиков 2 входных переменных Х и коэффициентам Я модели, поступающим из блока 6 идентификации, формирует во втором арифметическом блоке 19 выходные переменные модели(М) 115 и М45 бг: (К х х,1= х-х,3 55 3 13254 ключаются, и включаются третий 29, четвертый 30, и пятьпг 3 генераторы импульсов, формирующие импульсы, поступающие в блок 6 идентификации, в блок 7 оптимизации, и в первый 4 и второй 5 блоки памяти соответственно, Третий генератор 29 импульсов формирует импульс, запускающий блок 6 идентификации, в котором осуществляется формирование коэффициентов Я модели, заданной, например, для случая линейного объекта, имеющего Н входов и М выходов, в видеиЕЯ.Хо = УпЬ:1 В этом случае коэффициенты Я модели определяются из М систем линейных алгебраических уравненийиЯ Х , = У 1 с 1,И, ш = 1 М,)св которой Х - элемент матрицы сигналов входных воздействий, У 1, - эле мент матрицы сигналов выходных воздействий.Четвертый генератор 30 импульсов формирует импульс, запускающий блок 7 оптимизации и следующий за импульсом, формируемым третьим генератором 29 импульсов, с задержкой, равной времени формирования коэффициентов Я модели в блоке 6 идентификации. Блок 7 оптимизации, используя коэффициенты Я модели и сигналы с датчиков 3 выходных переменных, формирует оптимальные управляющие сигналы, воздействующие через регулятор 8 входных переменных на объект 1 управления. Так, например, если в качестве критерия оптимальности используется квадрат среднеквадратического отклонения сигналов Ь:1 г 11=1 выходных переменных У объекта 1 управления от некоторых заданных сигналов Ур то оптимальные управляющие сигналы могут быть определены из решения системы линейных уравнений и м МЕ. Хь(". Яьт.Я.,) = Х. рв, Я., е 3 =у.11:1 г 11: Ь 1 а 1Первый арифметический блок 16, используя коэффициенты Я модели, сформированные в блоке 6 идентификации, и сигналы с датчиков 3 выходных переи формирует в блоке 20 формирования невязки квадрат среднеквадратичной погрешностиу у )г111:1(мвыходного сигнала модели 1 г,г 1 и выходного сигнала объекта 1 , поступающего с датчиков 3 выходных переменных через аналого-цифровой преобразова" тель 18.Сформированная величина квадрата среднеквадратичной погрешности сравнивается в блоке 21 сравнения с наперед заданным эначением амплитудыпорогового импульса:о11г 11:1Пятый генератор 31 импульсов формирует импульс записи, поступающий в первый 4 и второй 5 блоки памяти, и следующий за импульсом, формируемым четвертым генератором 30 импульсов, с задержкой, равной времени формйро" вания в блоке 7 оптимизации оптимальных сигналов и длительности переходных процессов в регуляторе 8 входных переменных и объекте 1 управления, Если записанные вьппе условия выполняются, то на выходе блока 11 анализа точности модели положительный импульс не формируется, и продолжается работа системы в режиме оптимизации, когда в соответствии с импульсами, формируемыми третьим 29, четвертым 30 и пятым 31 генераторами импульсов, в блоке 6 идентификации формируются новые коэффициенты Я модели, в блоке 7 оптимизации формируются новые опти" мальные сигналы, поступающие через регулятор 8 входных переменных на вход объекта 1 управления, в первом 4 и втором 5 блоках памяти запоминаютсяоптимальные сигналы, поступанлцне с датчиков 2 входных переменных, и сигналы с датчиков 3 выходных переменных соответственно. И так продолжается до тех пор, пока условие не нарушится, Тогда на выходе блока 11 анализа точности модели формируется положительный импульс, поступающий в командный блок 9 на второй вход первого элементаИЛИ 23. Тем самьм на выходе ревер - 10 сивного счетчика 24 формируется логическая единица, запускающая первый 26 и второй 27 генераторы импульсов и отключающая третий 29, четвертый 30 и пятый 31 генераторы импульсов, Та ким образом, система переключается в режим накопления информации и идентификации, и работа ее снова начинается в соответствии с. приведенным выше описанием, 20Таким образом, при работе предлагаемой системы автоматической оптимизации в режиме оптимизации наряду с формированием оптимальных сигналов осуществляется уточнение модели обь екта управления, при этом вместо пробных сигналов используются оптимальные сигналы, формируемые в блоке оптимизации. Уточнение модели объекта в режиме оптимизации приводит к по вышению точности системы автоматической оптимизации. Кроме того блок анализа точности модели осуществляет переход от режима оптимизации к режиму накопления данных и идентификации лишь тогда, когда произошлс резкое изменение характеристик объекта или модель управления не удовлетворяет критерию точности.40формула изобретения Система автоматчческой оптимизации, содержащая датчики входных переменных, соединенные входами с входами объекта управления, а выходамис первыми входами перзого блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока идентификации, соединенного выходом с первым входом блока оптимизации, выход которого подключен к первому входу регулятора входных переменных, соединенного выходом с входами объекта управления,дат ики выходных переменных, соединенные Входамл с янходями Объекта управнения, я выходами - с первыми входами второго блока памяти, выход которого подклю;ен к второму входу блока идентиФикации, командный блок, соединенный первым выходом через блок планирования эксперимента с вторым входом регулятора входных переменных, а вторым выходом - с вторыми входами первого и второго блоков памяти, о т л и ч а ю щ я я с я тем,что, с целью повышения точности системы автоматической оптимизации, введен блок анализа точности модели,первый вход которого соединен с выходом блока идентификации, я второйи третий входы - с выходами датчиковвходных переменных, второй вход блока оптимизации подключен к третьемувыходу командного блока, а третийвход - к первым входам второго блокапамяти и четвертому входу блока анализа точности модели, соединенноговыходом с входом командного блока,третий вход блока идентификации подключен к четвертому выходу командного блока,2. Система по п,1, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что командный блоксодержит первый и второй элементыИЛИ, реверсивный счетчик, инвертор,первый, второй, третий. четвертый ипятый генераторы импульсов и кнопкуПуск", соединенную с первым входомпервого элементИЛИ, второи вход которого является входом командногоблока, а выход подключен к входу реверсивного счетчика соединенного выходом через первый генера.тор импульсов со счетным входом реверсивногосчетчика и первым выходом командногоблока, через второй генератор импульсов - с первым входом второго элемента ИЛИ, через инвертор - с входамитретьего, четвертого, пятого генераторов импульсов, выход пятого генератора импульсов соединен с вторымвходом второго элемента ИЛИ, выходкоторого является вторым выходом, авьходы третьего н четвертого генераторов импульсов соответственйо - четвертым н третьи выходами командногоблока.1325 й 05 Составитель В. БашкиРедактор Е.Папп Техред Л.Сердюкова Корректор Л,Пилипенко Заказ 6/41 ВНИИ Тираж 863 Порственного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4 писное Гос по113035,к изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная