Устройство для оптимизации параметров систем управления

 

48630I

Оп ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистиыеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства 276205 (22) Заявлено 08.06.73 (21) 1931324/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень ¹ 36 (51) Ч.Кл.- 6 05Ь 13/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 62 — 50(088.8) Дата опубликования описания 28.06.76 (72) Авторы изобретения

В. А. Таран и Г. М. Кубинцев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в устройствах эистремальной настройки, в частности в экстремальных регуляторах.

Известно у1стройст во для оптимизации параметров систем автоматического упра|вления по авт. св. № 276205, работающее по методу случайного поиака. Устройство имеет общую часть и схемы настройки отдельных параметров. Общая часть состоит из управляемого генератора тока с присоединенным к его выходу ограничителем напряжен ия и неупра вляемого генератора тока. Каждая цепь настройки содержит функциональный преобразователь, под соединенный через блок выделен ия знака к,накопителю сигнала управления, который под ключен к интегрирующему весовому элементу, и также схему задержки, выпрямитель и генератор случайных сигналов со схемой управления на тех же элементах (выпрямитель, задержка, функционный преобразователь).

Однако в таком устройстве эллипсоид распре деления случайных шагов ориенти рован пе по направлению градиента, а по направлению координатной оси, ближайшей к на правлен по градиента, что снижает скорость движения системы к экстремуму, т. е. скорость

11рот1есся пастропкн, 2

Цель изобретения — ускор; по процеоса настройки.

Это достигается тем, что в устройство введены дополнительно неуправляемый генера5 тор случайных сигналов и ограничитель напряжения, подключенный к выходу неунра вляемого,генератора тока, а в каждую цепь настройки включены индивидуальный управляемый генератор случайных сигналов, под10 соединенный управляющим входом к выходу неуправляемого генератора тока, а ьыходом —,к сумматору, и множительное устройство, подключенное одним входом к выходу неуправляемого генератора случайных сигна15 лов, вторым — к выходу функционального преобразователя, соединенного с неуправляемым генератором тока, а выходом — к сумматоруу.

На чертеже предста влена блок-схема

20 предлагаемого устройства.

Оно содержит общую ча сть,,включа1ощую в себя управляемый генератор 1 тока с ограничителем 2 напряжения на выходе, подключспный к общей шине 3. неуправляемый 4 генератор тока с ограничителем 5 напряжения на выходе, подсоединенный к общей шине 6, неуправляемый генератор 7 случайных сигналов, подключенный к шине 8, и инд1твидуальные цепи настройки параметров. Ипдлвидуа0 альпые цепи пастрой к;1 параметров состоят

486301 где и — число цепей настройки, причем

U (v) не превосходит !сигнала ограничения, 10 согласно описанию авт. св. № 276205 тах/ U (v)/(/ — g — в, где и е — постоянные. Та:ким образом с учетом за!висимости

15 р (v) = Ь (ЛЛ„(ъ — 1))2 имеет место

/ (v) при

/! Х (АЯ» (ъ — 1))

k=!

// (у)/

/! Х (ЛЯ» (— 1)) 2

» !

U(v) =

25 (1 — g — в) sgnl (v) при . / ()/

Зо

Известное устройство реализует

1(v) = г (Q (ъ — 1) — Q (v — 2)), пде s, r, в = const, /E/ (1, Q (ъ) — целевая

35 фУ.

Сигнал U » () преобразуется накапливающим элементом в сигнал J, по зав исиь!ости

/.,(ъ) = >.Д(ъ — 1)s+ U ! сигнал Х» (ъ) поступает в су!ъ!мато!р.

Таким об!разом, реализуется следующая зависимость

Х (v) = X k (V — I) 1 + V (v) AZk (v — 1), Q (ъ — 1) — Q (v — 2) при

Х (Лг, (— 1))

»=!

50 Ч! (v) —=

Аналогично ра!ботает функц!иональный иреобраэо!ватель 19, подключенный к шине 6, 60 питаемои от генератора 4 тока. При по!даче на вход б сигнала Х» (v) а на лину 6 тока Ip от генератора тока и ограничении генератора тока появляется сигнал V k (ъ) на выходе Ь или

Это напряжение онямается !с !выхо!да Ь.

Напряжение U(v) на шине 3 ра!вно току 65

Г„(ъ) = Х., (v — 1) (! (v), 3 из функциональвого преобразователя 9, содержащего два рези!стора 10 и 11 с управляемой про!водиь!остью, квадратор 12, !сигнумэлемент 13, схему 14 задержки,- демодулятор 15 и подключенного входом а к шине 3, входом б — к выходу сумматора 16, а выходом в к входу накопителя 17, !выход которо!го соединен с сумматором 16, под!кл!очвнным выходом к интегри!рующему !весовому элементу 18, а та!кже аналогичного функционального преобразователя 19, Преобразователь 19 подсоединен входом а к шине 6, входом б — к выходу накопителя 17, а выходом в — к схеме 20 ум!ножения, другой вход которой подключен к общей шине 8, а !выход — к сумматору 16. Кроме того, устройство соде!рж!ит генератор 21 случайных оигналов, под!ключвнный входом к шине 6, а выхоpoM — к сум!матору 16.

Работает схвма !следующим об!разом.

При подаче !на вход б функционального преобразователя 9 сигналов,изменения параметро!в настройки ЛЛ» (v), где k — индекс цепи настрой!ки, à v — момент времени, эпи сигналы задерживаются на один та!кт в схеме 14 за!держки, образуют AZ» (v — 1), выпрямляются в демодулято!ре 15, образуя

ЛЯ„(ъ — 1)/, возводятся в квадрат,ива!дратором 12 и поступают на управление проводимостью резистора 10, р,(vj = h (AZ» (v— — 1)) 2, где h — коэффициент пропорциональности. Входное сопроти!вление сигну!м-элемента 13 выбирается достаточно !малым, этот элемент является коммутируемым усилителем тока.

При напряженяи на шине 3 U(v), ток i, от!ветвляющий!ся на,вход а k-й схемы настройки,парамепро!в, pBIBBH

i k(v) = U(ъ)р»(>) = UI(v) h (gZk(v — 1)) 2.

Ток i » (ъ) инве!ртируется ил!и iHe инвертируется в оигпум-элементе в за!в!иоимости от эна«а ЛУДу — 1), и на выходе сигнум-элемента то,к k (v) ра!вен

i » (v) = U (v) h (ЛЛ (v — Ij) sgnAZ» (V — I).

To« i k(v) поступает на у!правляемый резистор 11, проводи!мо!сть о k,(v) которого в v момент !времен!и пропорциональна модулю

/4Zk (v — Ц/, р »(ъ:) = h /ËZk(v — 1)/, h = const— коэффициент пропорциональности. При этом напряжение на резисторе 11 ! k(v /k() = р » (т)

V (v) ° h ° (AZk (v — 1)

ssgnni iУ (ъ — 1

/!", 57k(— 1), 4 генератора I (v), деленному на сумму входных п!ро!водимостей всех подключенных к шине 3 функциональных преобразователей

I (v)

U(v) =

> р»(ъ )

k и )/ — s — e"

/! Z (ъ7.»(— 1))

k=!

/Я (v — !) — Q (— 2), (/ — s — в.

Х (Л7» (ъ — ))

k=! (1 — s — в) sgn (Q (v — 1)— — Q (v — 2)) при

/Q (v — !) — Q (v — 2)/

IZ )/ — s — е

У (AZk(Y 1))2

k — !

486301

6 (1g, gl,. Л1 1//(//2.....,11//, у, М(/2(/(, 11(/2//2,..., .) I//2(/

Г {») =1 при

2. (/; (— 1))-

/, = I

f = const.

/14(/„у(, Му„у,,..., .Hgnl n

К вЂ” МУ У или

К!1 К(2т - ° °, К In

К2(К22 ° ° °, К2и

К;(,К,.,...,К„„

Сигнал Г„(») умножается множительнымм устройством на сигнал генератора 7 случайных сигналов. Сигнал у,, (v) на выходе множительного устройства равен у /,{») = i / (v — 1) Qo (V) $ (»), пде 00 (v) — последовательность импульсов случайной амплитуды с гауссовым распредслеюием, нулевым средним значением и конечной дисперсией.

На(пряжение на шине 6, пропорциональное P (V), управляет генератором 21 случайных сигналов. Напряжение последнего при этом равно у"/, (») = ар (v) 0„(v), а = (const, где 0 „(v) — последовательность неза влсимых импульсов с гауосовым распределением, .нулевым средним значением и конечной дисперсией.

Сигналы у /, (v), у„(v), /,/, (v) сумми руются в сумматоре

ЛЕ, (») = у /, (v) + у/,, (v) + 4 И

Сигнал EZ (у) поступает на интегратор, который:вы(дает значение Z,, (v) k-го параметра настройки.

Z (») = Z/, (v — 1) + Л, (»).

Покажем, что эллидсоид раопрвделения вектора Y = (gl, у2, ..., у,, ) случайных шагов у = у „(v) + у,, (v) ориентирован по на(пра(влению вектора A = (Л(й, Л2 Ы, Л „(V)) и сжимает(ся;при увеличении вектоipB Л. TBK ка(«1)аспре(делен((е (ауссо во, i+otстаточно показать, что вектор Л (V — 1) и любой вектор Х, ортогональный Л (— 1), т. е. такой, что Х Лт (v — 1) = О, являются соб(ственными векторами корреляционной матрицы случай,ного, вектора У (v).

Корреляционная матрица вектора У (v) имеет (вид

r qe .И вЂ” символ м ате . (атпчес(.ого о2ки дания, 7 — символ транспорзиции. (»l = )-)()(Л(— Ilо.() —, 0 (), где 0 = (Ol, 02, ..., 0„).

Отсюда К(») = ф{») (Лт(— 1)Л(— 1) +

+ а Е), где E — единичная матрица.

Покажем, что Л (— 1),и Х являются собст (ве(-(ньв(п векторами К (v).

Л (— 1) К (») = ()2 (») (-Л {— — 1Я" (v — 1) Л (» — 1) + а2,(— 1)) или

Л(v — 1) К(v) = Л (»вЂ” — 1) (2(») (g" -(» 1) + а2)

Аналогично получаем

ХК(») = ф (») (ХЛ (— 1)Л (» — 1) -)+ а Х) = Ха ()2(»).

При выборе собственных векторов в качестве системы координат матрица К становится диагональной с собственными значениями по диагонал:и

К = diag I)2(») (У(— 1) + а ) а2 2 (> ) o,2{)2 (, 1), Отношение дисперсии случайных шаго(в по .направлен;по Л (» — 1) к дисперсии по направi. (»- — 1) лению Х равно 1 — > 1, т. е. эллип/2 соид вытянут вдоль на:(разления Л (— I).

40 При больших значениях Л (— 1) > ——

1 ,имеем II(») =, и дисперсия случайi (— 1) ных шаго в по направленшс Л(— I) рав la

45;2(» 1)

f) (») (Л2 ((» — 1) -)- q 2)

i. (» — — 1)

Это (выраже((ие стремится к пулю при возрастании Л - (i — 1). При Л2 (» — 1) (50 / ичееч (I2 (») (Л2 (» — 1) + а2) = f Ë2 ( — 1) + а2) и Щ)е1(ится (, r 2 lip(1 »2 (» — 1) - - О.

Предмет изобретения

Устройство для оптимизации параметров систем управлеши по авт. св. ¹ 276206 отличаюи)ееся тем, что, с целью ускорения Ilpoг0 цеоса настройки,,введены дополнительно неуправляемый генератор случайных сигналов и огра((ичитель напряжения, подключенный к выходу неуправляемого генератора тока, а в каждую цепь настройки,включены индивиду65 à IbHblA управляемый генератор случайных

48630!

Со тавитслн 3. Титова

Тскрсд M. Семенов

Коррсктор E. Рожкова

Редактор И. Грузова

Заказ 554 Изд, ¹ 1909 Тираж 869 Подниснос

Ц11И11ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

7 сигналов, и 1дключенньш управля1ощим вкодом к выходу неуправляемого генератора тока, а выходом — к суммато ру, и множительII0c устройство, подключенное одним вкодо.,I и выкоду неуправляемого генератора случайнык сигналов, вторым вкодом — к выкоду фувкпионального преооразователя,:соодпп.-нного с неуправляемым генератором т,",ка, а выкодом — к сумматору.