Устройство для решения задач оптимального управления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) О 779 я, блооговый вого Красий инститанов Коново СССР198. СССР 1979. я к ги е. Сц устроилок умяже алого-ци леуп ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Одесский ордена Трудоного Знамени политехническтут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕ 1 ЕНОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относитной вычислительной техниповышения точности решенство дополнительно введеножения, блок опорного нсумматор, ограничитель,ровой преобразователь, бл нь к памяти, регистр, цифроанал преобразователь, блок формирования начальных условий и блок оса решения. Решение задачи оптимизации осуществляется итеративно. В каждом цикле, сначала на первой КС-сетке, решается уравнение динамики объекта для некоторого приближенного управляющего воздействия, затем на второй КС-сетке осуществляется ин тегрирование в обратном времени сопряженного уравнения. Полученное решение сопряженного уравнения используется для коррекции управляющего воздействия в следующем цикле решения. Синхронизацию работы устройства производит блок управления. Устройство может быть использовано в контуре самонастраивающейся системы управления для решения задач оптимальфного управления конечным состояйием теплового или диффузионного процесса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Иэ (1) следует, что ь 6 = ьц (х,С)является решением следующей краевой задачи: а(ьО) д(ьО)- а ЭС Эх(6) можно оценить следующим образом:(4). С этой целью вводится функцияЧУ(х,С): - т(хуС,Ьт) как Решение слеДУющей краевой задачиЭЧ ЭдЧу- = -а -- , (х,С)Эх 9аЧО, О СС сТ (7)Эх 1 х=о 30 Для получения этой оценки нужноумножить уравнение (5 а) на 60 (х,С)и проинтегрировать его по прямоугольнику Я. При учете условия (5 а - 5 г)это приводит к соотношениямЭ( 0) Э(ьО)0 =(- а --- (20 ЙХИСЭС Эх1С=Т-- (ь 8(х,сс 1 х2С=О:., (аО(с с)Ь(с)асс - -а о(у2т (9 т1 д(1 сс дс + ха д(с)(дс)ООздесь воспользовались неравенствомаЬ - (а+ Ь ),12После приведения подобных членов получимт+ 8( Ь )Таким образом, искомое представление (4) для функционала (2) получено, причем градиент этого функуионала по 11= У(С) имеет вид1 (Ц) = 1 (Б С) Ы аМЧ(Ь С Б)0(СсТ (13)Как видим, для получения градиента функционала (2) при фиксированномуправляющем воздействии У = о(С)нужно решить две краевые задачи: сначала из (1) надо определить функцию6(х,С,П), затем подставить полученное О (х,ТТБ) в (7) и из (7) найтизначений управляющего воздействия, проходя без изменения через регистр 1 Х, преобразуется в ЦАП 13 в аналоговую форму и подается на вход КС-сетки 1, В момент времени Т=Н й Т на первой КС-сетке 1 имеется поле потенциалов, соответствующее О;(х,Т,11), а.на второй КС-сетке 2 через блок 4 установлены начальные для обратного времени решения условия Ч;(х,Т,Б;). ОПо истечении времени Т.Н-й импульс с инверсного выхода генератора 21, появляется на выходе делителя 22. Этот импульс переводит триггер 23 в нулевое состояние, прекращая тем самым подачу импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 29 и разрешая подачу импульсов на вход вычитания счетчика 29. После срабатывания триггера 23 происходит замыкание контактов ключей 16 и размыкание ключей 19. На первую КС-сетку 1 вновь задаются начальные условия, а на второй КС-сетке 2 начинает решаться в обратном времени вспомогательная краевая задача (16). В процессе ее решения на интервале времени Се Т,2 Т напряжение с вьхода второй КС-сетки 2 после умножения на постоянное напряжение, пропорциональное с а 4, в блоке умножения 5 вычитается в сумматоре 7 из напряжения Б(й), подаваемого иэ блока 10 памяти через регистр 12 и ЦАП 13 на вход сумматора в обратном времени, Развертка Б (.)35 в обратном времени организуется путем реверса состояния счетчика 29 от И до О. На интервале времени С Е (Т, 2 Т) импульсы с прямого выхода генератора 21 поступают через элемент И 25 на вычитающий вход счетчика 29, изменяя тем самым его состояние от Ю до О.На выходе сумматора 7 Формируется разность управляющего воздействия Ц, ) и градиента функционала. Разкостный сигнал пропускается через ограничитель 8 со следующей характеристикой:Нвесли Ьмин"в-Ьмакс 50 Ц (с) = Ьми если Ць Ь,Ь, если Бв )ЬмаккТаким образом на выходе ограничителя 8 формируется напряжение, соответствующее управлению У 2, =Т-, для следующей итерации. Запись его в блок 10 памяти осуществляется непосредственно в процессе решения вспомогательной краевой задачи. Во время решения вспомогательной краевойзадачи на КС в сет 2 разрешающий считывание из блока памяти сигнал появляется на выходе элемента ИЛИ 27только в течение времени действияимпульса на прямом выходе генератора 21. Во время действия этого импульса информация ,1 иэ ячейки с1-и адресом через регистр 12 и ЦАП 13поступает в сумматор 7. По окончании действия импульса изменение состояния регистра 12 блокируется повходу подачей на его управляющийвход логического нуля с выхода элемента ИЛИ 27, Импульс с инверсноговыхода генератора 21 через элементИ 26, на второй вход которого подается логическая единица во время решения вспомогательной задачи, разрешает запись информации 1 Бв ячейку2блока памяти 10 с 1-м адресом. Вовремя записи в блок памяти состояниерегистра 12 не изменяется. С появлением следующего импульса на прямомвыходе генератора 21 весь цикл перезаписи осуществляется в ячейку блокапамяти 10 с (3-1)-м адресом,В момент времени Т = 2 Т появляется следующий импульс на выходе делителя 22 частоты. Прекращается решениевспомогательной задачи, триггер 23вновь возвращается в единичное состояние и на интервале времени С Е (2 Т,ЗТ) осуществляется решение краевойзадачи (15) на первой КС-сетке 1 сновым уточненным управляющим воздействием.Задача решается от итерации к итерации, до тех пор пока ошибка Ь между У(С) и 0(С), оцениваемая блоком 14 останова решения, будет меньше наперед заданной величины У.Ошибка Дк=Г,) - ,с),кТ1 с = 1,3,5,определяется в процессе решения вспомогательной задачи с помощью сумматора 30, квадратора 31 и интеграто,ра 32, Интегратор 32 устанавливается в нуль калдый раз перед решениемвспомогательной задачи единичным выходным сигналом с элемента И 35. Проверка условия 6 1 Б, в момент окончания решения вспомогательной задачи, 1270779 1 Опроизводится с приходом разрешающих импульсов с делителя частоть. 22 и триггера 23 на входы элемента И Зч.При выполнении условия Ь 11 на выходе блока 1 Й останова решения появля-; ется импульс, замыкакэщий ключ 20, Оп - тимальная управляющая последовательность сформирована в блоке 10 и цоступна для передачи в канал внешних устройств,Формула изобретения1. Устройство для решения задач оптимального управления, содержащее э 5 две одномерные КС-сетки и блок задания начальных условий, выходы блока задачия начальных условий соответственно соединены с узлами первой одномерной КС-сетки, о т л и ч а ю щ е - 20 е с я тем, что, с целью повышения точности решения, в него введены блоки Формирования начальных условий, умножения, опорного напряжения сумматор, ограничитель, аналого-цифро вой преобразователь, блок памяти, регистр, цифроаналоговый преобразователь, блок управления и блок оста- нова решения, включающий сумматор, квадратор, интегратор, компаратор и Зп два элемента И, причем в блоке останова решения выход сумматора через квадратор соединен с входом интегратора, выход которого соединен с первым, входом компаратора, второй вход которого является входом задания по- рога компаратора., выход компаратора подключен к первому прямому входу первого элемента И, инверсный выход второго элемента И соединен с входом о установки в ноль интегратора блок управления содержит ключ, генератор импульсов, делитель частоты, триггер, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, ревер-,1 :ивный счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вычитающий вход - с выходом второго элемента И, первый вход первого элемента И и первый входо первого элемента ИЛИ соединены с прямым выходом триггера, инверсный выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента И и вход делителя частоть 1 соединены с первым выходом генератора импульсов Бто 1 эой 1 эыхоц к Ото 1 эого пэдк:1 ючен к второму входу первоэ элемента ШВ и к вторым входам первого и второго элементов И, выход делителя частоты соединен с счетным входом триггера, вход установки тэ единицу триггера, второй вход второго элемента ИЛИ, вход обнуления делителя частоты, вход запуска генератора импульсов и вход установки нуля реверсивного счетчика через ключ соединены с шиной логической единицы, первый управляющий вход ключа блока управления является входом пуска устройства, первый вход сумматора блока останова решения, граничный узел первой одномерной КС-сетки и первый вход сумматора устройства соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, выход реверсивного счетчика блока управления подключен к входу адреса блока памяти, вход разрешения записи кото - рого соединен с выхоцом третьего элемента И блока управления, вход разрешения считывания блока памяти и вход разрешения записи регистра подключены к выходу первого элемента ИЛИ блока управления, выход второго элемента ИЛИ блока управления и прямой выход триггера блока управления соединены соответственно с входами блока задания начальных условий и блока Формирования начальных условий, кажцый узел первой одномерной КС в сет подключен к группе входов блока Формирования начальных условий, выходы которого соответственно соединены с узлами второй одномерной КС-сетки, граничный узел которой соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, выход блока умножения соединен с вторым входом сумматора, выход которого через ограничитель подключенк входу аналого-цифрового преобразователя и к второму входу сумг матора блока останова решения, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом блока памяти и информационным входом регистра, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, инверсный выход триггера блока управления соединен с первым входом второго элемента И и с инверсным входом первого элемента И блока останова решения, выход делителя частоты блока уп 11 1270779 12равления подключен к второму входу жения, группу сумматоров и группувторого элемента И и второму прямому ключей, выходы которых, являются выховходу первого элемента И блока остано- дами блока, вход которого соединенва решения, выход первого элемента И с управляющими входами ключей группы,блока останова решения соединен синформационные входы которых подклювторым управляющим входом ключа бло- чены к выходам сумматоров группы,ка управления. первые входы которых соотвстственно2, Устройство по п. 1, о т л и - соединены с выходами источников этач а ю щ е е с я тем, что блок фор- лонного напряжения группы, вторыемирования начальных условий содержит 10 входы сумматоров группы являютсягруппу источников эталонного напря- группой входов блока,Составитель И. Дубининаедактор В. Ковтун Техред И.Верес Корректор И, Самборская Заказ н 4/5 роизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,5/52 Тираж 671ВНИИЛИ Государственного комнпо делам изобретений и о113035 Москва, Ж, Раушская Подтета СССРкрытий