Система экстремального регулирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (11) 3/О Н СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Наро-Фоминское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 458813, кл 5 05 В 13/02, 19752. Авторское свидетельство СССР йф 452806, кл. 6 05 В 13/02, 1974(54)(57) 1. СИСТЕМА ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая первый и второй инверторы и последовательно соединенные сумматор, усилитель, ин-. тегратор, объект регулирования, о т- л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно содержит первый элемент задержки, вход которого соединен с выходом объекта регулирования, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с выходом объекта регулирования, первый и второй пороговые элементы, выходы которых соединены с вторым и третьим входами первого,элемента задержки, выход первого усилителя соединен с первым, входом первого порогового элемента и через .второй инвертор - с первым входом второго порогового элемента, и последовательно соединенные формирователь, фильтр, второй элемент задержки, компаратор, первый ключ, блок памяти, второй сумматор и второй усилитель, выходы которого соединены с вторыми .входами первого и второго пороговых элементов, и второй и третий ключи, первые входы которых соединены с выходом интегратора, выход второго ключа соединен с вторым входом второго сумматора, второй вход второго ключа соединен с выходом первого ключа, выход третьего ключа соединен с вторь 1 м входом блока памяти, второй вход третьего ключа соединен с выходом компаратора,второй вход которого соединен с выходом Фильтра, второй, вход которого соединен с выходом объекта регулирования.2. Система по и.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что Формировательсодержит делитель частоты и последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор и управляемый генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты и является Выходом. ФормироЬателя, выход делителя частоты соединен с входом Фазового детектора, второй вход которого является входом формирователя.1 1,0Изобретение относится к распозна-,ванию образов и может быть использовано в отраслях технической кибернетики, где требуется производитьоперацию поиска экстремума некоторойФункции качества регулирования неизвестных параметров объекта в част., ности устройства для распознаванияобразов,Известен экстремальный регулятор,содержащий дифференциатор, сумматор,.интегратор, реверсирующее устройство, исполнительный элемент импульсный модулятор и трехпозиционный электромеханический релейныйэлемент 11Недостатком этого устройства является невысокая точность отыскания величины экстремума статическойхарактеристики объекта регулирования вследствие ухода частотных параметров импульсного модулятора ипогрешностей, присущих электромеханическим релейным элементам.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащее последовательно соединенные сумматор,усилитель, интегратор и объект регулирования, выход которого соединенс блоком Вычисления приращения регулируемой величины, выход которогосоединен с инвертором приращенияуправляющего воздействия, соединенного через систему реле и,потенциоМЕТРОВ С ПЕРВЫИ ВХОДОМ СУММатОРа,выход интегратора соединен с инвертором приращения регулируемой величины, подключенным через системудругих реле и потенциометров к второму входу сумматора Г 2 3,Недостатком его является невь 1 сокая точность отыскания экстремумастатической характеристики объектарегулирования вследствие постоянногонеизменяемого шага при отысканииэкстремума, приводящего при регулировании объекта к погрешностям принеполностью известном характере нелинейности вследствие индетерменистсКОго характера внешних воздействий,а также за счет погрешностей, присущихэлектромеханическим релейным элементам.Цель изобретения состоит в повыше"нии точности регулирования.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее первыйи второй инверторы и последователь"но соединенные сумматор, усилитель,56132 2 интегратор и . объект регулирования, введены первый элемент задержки, вход которого соединен с выходомобъекта регулирования, а выход - сперВым входом сумматора Второй ВхОдкоторого соединен с выходом первогоинвертора, вход которого соединенс Выходом объекта регулирования, первый и второй пороговые элементы,10 выходы которых соединены с вторым итретьим входами первого элемента задержки, выход первого усилителя соединен с первым входом первого порогового элемента, и через второй ин 15 вертор - с первым входом второгопорогового элемента, и последовательно соединенные Формирователь,фильтр,второй элемент задержки компаратор, первый ключ, блок памяти; вто 20 рой сумматор и второй усилитель,выходы которого соединены с вторымивходами первого и второго пороговыхэлементов и второй и третий ключи,первые входы которых соединены ср 5 выходом интегратора, Выход второгоключа соединен с вторым входом вто"рого сумматора, второй вход второгоключа соединен с выходом первогоключа, выход третьего ключа соеди"нен с вторым входом блока памяти,второй вход третьего ключа соединенс выходом компаратора, второй входкоторого соединен с выходом Фильтра,второй вход которого соединен с вы"ходом объекта регулирования,35Формирователь содержит делительчастоты и последовательно соединенные Фазовый детектор, интегратор иуправляемый генератор, выход которого соединен с входом делителя часто"ты и является выходом Формирователя,выход делителя частоты соединен свходом Фазового детектора, Второйвход которого является входом форми"4 фОВателяНа фиг,1 представлена .блок-схемаустройства; на Фиг,2 - конструктивное выполнение блока Формирователя;на Фиг.3 - пример рабочей характе 5 Ористики объекта регулирования.Система включает объект 1 регулирования, первый элемент задержки2, первый инвертор 3, сумматор 1,первый усилитель 5, интегратор б,второй инвертор 7, первый порОГоВый элемент 8, второй пороговыйэлемент 9, второй усилитель 10, вто"рой сумматор 11, блок 12 памяти,первый ключ 13, второй ключ 14,тре3тий ключ 15, компаратор 16, второйэлемент задержки 17, фильтр 18 иФормирователь 19,При этом формирователь (фиг.2)выполнен в виде фазового детектора,нератора 22 и делителя 23 частоты.Устройство работает следующимобразом,В период поиска экстремумаобъекта 1 регулирования (системараспознавания ) на него поступаетвходной сигнал х(й), характеризующий известный распознаваемыйобъект.С выхода объекта 1 регулированияпеременная величина напряженияь Оу = У(х) поступает на управляемый элемент задержки 2 и черезвремя д й, равное вагу отысканияэкстремума, на сумматор 4,. одновременно на сумматор 4 поступает черезпервый инвертор 3 другое напряжениедО, характеризующее соседнюю.ординату кривой экстремума.Йа выходе сумматора 4 Формируейаявеличина ВОЗ +(йО- Д О 2), имеетположительное значейие, в случаеесли очередной шаг поиска экстрему, ма находится на левой стороне холювероятности максимума, и отрицатель"ное значение, если щаг находится1 в правой стороне максимума (Фиг.3)Эти положительные ию отрицательныезначения поступают чеРез усилитель5 в интегратор 6, который изменяетсостояние объекта 1 регулирования1 до тех пор.пока изменение его выходного напряжения не будет наименьеейвелииной.Далее осуществляется более точный . пойск экстремума за счет срабатывания пороговых элементов 8 и 9 при наименьших значениях с%5, при этом напряжение ьО из сумматора 4 поступает на первый усилитель 5 и с него через второй инвертор 7 на второй пороговый элемент 9 в случае отрицательного значения ВОЗ, а в случае положительного значения сразу на первый пороговый элемент 8. С выхода пороговых элементов 8 и 9 этот сигнал поступает на управляемый элемент задержки 2, который изменяет время поступления ( д О входного сигнала йО 1 на первый сумматор 4, при этом изменяется шаг поиска экстремума, что дозволяет сравнивать056132 более точно между собой ординаты,т.е.с сумматора 4 будут выдаватьсязначения ДОЗ более близкие к нулю,а вершина холма носила бы.характерблизкий к прямой линии,т,е. устройство работало бы в режиме насыщения,при этом напряжение на выходе объекта1 регулирования будет близкое некоторому установившемуся постоянномууровню Ю и = содой, разное для каж"дого отдельного случая; 510 1 градиента так, чтобы отфильтровать йомехи сигнала. Частота изменения знака градиента связана с частотой сигнала помехи, т.е. Р : М Гпомехи = рьскониягде вдоме-,- частота сигнала поме 50 хи;ГОь КФН я- частота изменениязнака градиента;И " коэффициент, кратнос-ти между частотой55 помехи. и частотой"изменения знакаградиента в районеместного экстремума. Величина установки пороговых эле"ментов 8 и 9 адаптивно меняетсяс помощью обратной связи, включающей 15 второй усилитель 10, второй сумматор11, блока 12 памяти, первый 13, вто-рой 14 и третий 15 ключи и с помощьюблоков определения реверса, включающих компаратор (напряжения ) 16, вто рой элемент задержки 17, фильтр 18и Формирователь 19.До того как сработают пороговыеэлементы 8 и 9 вступает в .работу перестраиваемый с помощью Формирователя 19 Фильтр 18, который выделяет .отфильтрованный сигнал от помехи,предупреждая ложный реверс от экстре"мума высокочастотных составляющихсигнала (помех ).30 Фильтр 18 перестраивается насоответствующую частоту помехи, которая является функцией частоты изменения знака градиента сигнала навыходе интегратора 6, сигнал с ко - торого поступает на Формирователь19, а с него на фильтр 18.Формирователь 19 преобразует час"тоту рыскания. в частоту, кратнуючастоте сигнала, а в данном случае 40 кратную частоте помехи сигнала, выз- вавшей этот частотный максимум, врезультате Фильтр 18 перестраивается.на основе частоты изменения знакастоянной величиной, С выхода узла 22формирователя 19 частота Е ,кпоступает в фильтр 18, вследствие чего последний изменяет свою частотную характеристику таким образом, 5чтобы отфильтровать от помехи сигнал, постулаемый с выхода объектауправления. После фильтра 18 сглаженный сигнал (характеризующийгладкую функцию рабочей характеристиОки) через второй элемент задержки 17поступает на неинвертируоций входкомпаратора 16, а на инвертирующий вход этот же сигнал поступаетсразу. 15В случае если на инвертирующемвходе компаратора 16 всегда напряжение больше напряжения на выходеэлемента задержки 17 (т.е. имеетместо нарастание напряжения., то 20на выходе компаратора 16 отрицатель"ное напряжение,Если напряжение на выходе второго элемента задержки 17 выше, чемтекущее значение напряжения сигнала (т.е. происходит спад напряженияна входе схемы, что имеет место приреверсе),то на выходе компараторабудет положительный сигнал, приэтом при переходе напряжения из от ЗОрицательного в положительное на выходе компаратора сигнал"(напряжение)будет соответствовать максимальновозможному значению.Таким образом, при истинном ре"версе (точки А,1 и д фиг.3), т,е.в момент изменения знака сигналакомпаратором 16 выдаются разнополярные импульсы. В одном случае (точкаА фиг 3). напряжение с компаратора 4016 поступает на диод соответствующей полярности третьего ключа 15вследствие чего он срабатывает и пропускает напряжение О 1(д 1 ) с интегратора б в блок 12 памяти.В другом случае напряжение иомпаоатора другой полярности с компаратора 16 поступает на диод первогоключа 13 соответствующей полярностиэтого напряжения. Вследствие этогонапряжение проходит первый ключ 13и поступает в виде команды в блок 12памяти, по которой выдается заполненная величина О;(й А ) на второйсумматор 11, одновременно команда(напряжение) с первого ключа 13 поступает на второй ключ 11, вследствие чего ключ 111 открывается ипропускает напряжение О,2(д ) интегратора б, которое проходит затеминвертор этого блока 14 и поступаетна другой вход второго сумматора 11,Как видно в четноч такте пооисходит.подача двух значений сигнала интегратора О;( ) и О;2(йд ) на второйсумматор 11, с выхода которого егорезультирующая величина дО = Оф(Сд,) - О;2(йд ) выдается во второйусилитель 10, который выдает сигнал наизменение установки первого 8и второго 9 пороговых элементов,При достижении оптимальной величины экстремума значение приращенийВО 1 = О;1- О 12 будет стремитьсяк минимальному значению, а амплитудаавтоколебаний будет иметь минимальнуювеличину,Выполнение системы экстремального регулирования указанным образцомпозволяет существенно повысить точность регулирования объекта даже втом случае, когда закон изменяющихсявоздействий объекта регулированиянеизвестен.105 б 132 Сигнал пю Ажю Фие. Л Составитель А;ГлотоТехред 8.Далекорй Корректор, А,Дзяткоика да кто к) д Филиал ППП "Патент", г. Ущгород) ул, Проектная,9303/39 Тираж 874 8 НИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и от 113035, Иосква) В) Рауаская