Устройство для определения глобального экстремума функции многих переменных

Союз Советских Социалистичвских Республик(22) Заявлено 10,10.74 (21) 2066163/1851) М, Кл 605 В 13 рисоедииением заявкиоеударстаекык комете СССР ае делам зобрете к еткрмт9. 5 юл де тен ь22 описания 18.06.79 Дата опубликования(72) Авторы изобрете иселев, И. Т. Засядников, С и М, В. Киселев таможню Заяви СТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛОБАЛЬНОГО КСТРЕМУМА ФУНКЦИИ МНОГИХ ПЕРЕМЕННЫХ(54 Изобрет ние относится х области аввычислительной техники, в к кибернетическим устройст распознавания экстремаль-. й, и может быть использоеме управления интегральным нкционирование которого прореае с меняющимися параметтоматики и частности, вам поиска ных ситуаци ер, в агрессивную неисследованной достоверная оцен одновременно по целью принятия боты (наприм поверхности ловия р сред, и планеты вано в сироботом,исходит в, необходима ции или средь ка с метрам с многим птимал ьиого решения зопасного на мата, т. е. за у, к поиску гл нкцип многих аля выбора н ения движея ситуации или сосльным параметрам более бе Ония авто существ дача сводится, пообального экстрепеременных нн уре,. о,) небъекти егда яв-ной дляя, поскольт местоазу многих У иска эксенных 11) ия решенициях имее оитимальблок иереояший изы, логичесвани пользуют оценку по ю, учитывающемупараметров в соотнью важности, следовании районов х для человека, но име емум рами,Оценка меняющейтояния среды по ота(например по темперти, уровню шумов иляется приемлемой ипоследующего принятку в реальных ситуаоановременное варьирпараметров среаы.Поэтому часто исобобщенному критерисовокупность многихветствии с их степеНапример, при исч зон, недоступны доступных аля исследования автоматоминтегральным роботом, который можетпопасть .в непредвиденные сложные усИзвестно устройство длятремума функции многих перепредназначенное аля выбораного решения и содержащеебора входных ситуаций, состгруппы датчиков, интеграторкие и пороговые элементы.Однако такое устройствокую точнОсть при поиске эксфункции многих переменных.67)54 1 О 20 3Наиболее близким но техническойсущности к данному изобретению является устройство 12), содержащее датчики параметров среды, размещенные, например, по окружности и кинематическисвязанные с шаговым приводом, импульсный вход которого соединен через ключс генератором тактовых импульсов, подключенным к одному из входов блока управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющим входом ключа и со счетными входами двухсчетчиков, разрядные выходы одного иэкоторых соединены с цифроаналоговымпреобразователем, дифференциальные усилители,( элементы задержки, блоки умножения, опии из входов которых соединены с соответствующими выходами блокаустановки весовых коэффициентов, а выходы - со входами сумматора, компаратор и блок сравнения,Это устройство имеет недостатки,обусловленные низкой точностью при определении глобального экстремума исследуемой фуйкции, так как каждый датчик,выполненный в:виде потенциометра, настраивается оператором вручную независимо от других датчиков, т. е.величина"устанавливаемого входного сигналазависит от субъективных обстоятельств,в то время как в реальных ситуацияхпроисхопит одновременное изменениесразу нескольких параметров, которыемогут быть взаимозависимыми.В результате ручной настройки дат-чиков оцениваемой ситуации может бытьпропущен глобальный экстремум функции,а процесс поиска прекратйтся( пр(и достижении некоторого локального экстремума.Целью изобретения является повышение точности определения глобальногоэкстремума функции многих перемейных.Это достигается тем, что в предлаГаемом устройстве датчики параметровсреды установлены на диаметрально противоположных точках окружйости и под-.ключейы к прямому и инверсному входамсоответствующих дифференциальных усилителей, выходы которых через элементызадержки соединены с другими входамиблоков умножения, входы компаратораподкаочены соответственно к выходусумматора и к выходу цифроаналоговогопреобразователя, а выход - ко второмувходу блока управления, причем выходы:старших разрядов другого счетчика соединены через блок сравнения с третьимВходом:фйжа управления. На фи 1 . 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временная диаграмма его работы,Устройство для определения глобального экстремума функции многих переменных содержит группу датчиков 1 параметров среды, расположенных по окружности (на поверхности барабана или цилиндра) и кинематически связанных с шаговым приводом 2 (импульсный шаговый двигатель ), генератор 3 тактовых импульсов, подключенный черезключ 4 к импульсному входу шагового привода 2 и к одному из входов блока 5 управления,счетчики 6 и 7, цифроаналоговый преобразователь 8, дифференциальные усилители 9, элементы.10 задержки, выходы которых подключены к соответствующимвходам блоков 11 умножения, другиевходы которых соединены с блоком 12установки весовых коэффициентов, а выходы - со входами сумматора 13, подключенного через компаратор 14 напряженияк блоку 5 управления.25Выходыстарших разрядов 15 счетчика 7 подключены ко входам блока 16сравнения.Датчики 1 параметров среды предназначены для преобразования параметров30среды (температура, давление, освещенность, акустические шумы, уровень радиации и др,) в электрические аналого-вые сигналы. Датчики 1 однородных па-раметров установлены попарно на диаметрально протйвоположных точках окруж-ности и подключены клеммами а-а,(б-б, в-е,г-г (см. фиг. 1) к прямомуи инверсноМу входам соответствующего40дифференциального усилителя 7, предназначенного для формирования сигнала, пропорционального градиенту измеряемогопараметра в направлении линии, проходящей через точки установки датчиков 1однородных параметров.45Шаговый привод 2 предназначен пляобеспечения-вращения цилиндра, на по-.верхности которого размещены датчики 1,.с постоянной угловой скоростью,Блоки 11 умножения, блок 12 уста: новки весовых коэффициентов и сумматор13 обеспечивают формирование аналогового сигнала ЯУ), соответствующегообобщенной фчнкции параметров средыл55 ЦР) =Ю, х Цд (гр.где 9 - угол поворота цилиндра поотношению к условному началу отсчета30 7вает вход счетчика 6 и в цифроаналоговом. преобразователе. Й запоминается уровень напряжения У до момента следуюшего пересечения с напряжением У(6 1 см, фиг, 2), по которому с компарато 5 ра 14 напряжений в блок 5 управления выдается импульс противоположной полярности, счетчик 6 вновь запускается, цифроаналоговый преобразователь 8 формирует линейно-нарастающее напряжение 10 от уровня У до уровня У, который запоминается до следующего моментапересечения с функциональным напряжением Ц(Р) .Ътем вновь формируется линейно-на 15 растающее компенсирующее напряжение 01 до уровняТаким образом производится поиск глобального экстремума функции многих20 переменных УИ), который осуществляется за несколько оборотов цилиндра. Число необходимых периодов (полных оборотов цилиндра) задается параллельным кодом в блоке 16 сравнения схем 25 ным путем или по соответствующим входам от внешнего устройства управления (см. фиг. 1).При совпадении этого кода с содержимым старших разрядов 15 счетчика 7 блок 1 6 сравнения формирует сигнал, поступающий в блок 5 управления, по которому устройство переходит на отра ботку последнего этапа отслеживания ОИ) .(отрезок времени Й 1, ) и останавливается в момент времени 1 цПри этом на выходах младших разряцов 17 счетчика 7 сформирован параллельный код угла ЬЧ, соответствующего критическому направлению, в ко тором обобшенная функция параметров среды приобретает наибольшее значение (глобальный экстремум).Таким образом, при наличии нескольких локальных экстремумов функции многих переменных предложенное устройство будет производить более надежный и точный поиск глобльного экстремума и выдавать результат в цифровом коде, что обеспечивает его преимущества перец известными устройствами того же назначения.формула изобретенияУстройство для определения глобального экстремума функции многих переменных, содержащее датчики нараметров среды, размещенные по окружности и кинематически связанные с шагогым приводом, импульсный вход которого соединен через ключ с генератором тактовых импульсов, подключенным к одному из входов блока управления, соответствующие выходы которого соединены с управляющим входом ключа и со счетными входами двух счетчиков, разрядные выходы одного из которых соединены с цифроаналоговым преобразователем; цифференциальные усилители, элементы задержки, блоки умножения, одни из входов которых соединены с соответствующими выходами блока установки весовых коэффициентов, а выходы - со вхоаами сумматора, компаратор и блок сравнения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения глобального экстремума функции многих переменных в нем датчики параметров среды установлены на диаметрально противоположных точках окружности и попключены к прямому и инверсному входам соответствующих дифференциальных усилителей, выходы которых через элементы задержки соединены с цругими входами блоков умножения, входы компаратора подключены соответственно к выходу сумматора и к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - ко второму входу блока управления, причем выходы старших разрядов другого счетчика соединены через блок сравнения с третьим входом блока управления.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свиаетельство СССР267214, кл. Сн 06 15/18; 1968.2. Авторское свидетельство СССР344443. кл. С 06 К. 9/00, 1971,1/р Составитель А. Ледактор Н. Каменская Техред Л.Алферо тор О. Ковинс о Заказ 3467/43 ЦНИИПИ Госуда по делам иэоб 113035, Иосква, Ж