Цифровой многомерный оптимизатор Советский патент 1991 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к экстремальным системам, и может быть использовано для оптимизации режима работы различных объектов.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия.

Нафиг.1 представлена структурная функциональная схема цифрового многомерного оптимизатора; на фиг.2 - принципиальная схема генератора импульсов и многоканального делителя частоты; на фиг.З - временная диаграмма работы устройства; на фиг.4 - графическая иллюстрация поисковой процедуры.

Цифровой многомерный оптимизатор содержит (фиг. 1) генератор 1 импульсов, реверсивные счетчики 2, подключенные к объекту 3 оптимизации, многоканальный делитель 4 частоты, распределители 5 импульсов, элемент И-НЕ 6, блок 7 оценки функции качества.

Распределитель 5 импульсов содержит первый 8 и второй 9 RS-триггеры, элементы И 10 и 11, элемент ИЛИ 12.

Блок 7 оценки функции качества содержит элемент 13 сравнения и регистр 14:

Многоканальный делитель 4 частоты (фиг.2) содержит счетчик 15, дешифратор 16, формирователь 17 импульсов, элементы ИЛИ 18 и 19.

Рассмотрим работу устройства на примере двухфакторного поиска экстремума.

В этом случае на выходах многоканального делителя 4 частоты формируются сигналы в соответствии с временной диаграммой на фиг.З.

Устройство обеспечивает поиск оптимального режима работы объекта (максимум целевой функции) с использованием покоординатно-шаговой процедуры (фиг.4).

Ё

00

ю ю

чэ

Полный цикл варьирования каждой координаты осуществляется по принципу шаг назад - два шага вперед - шаг назад. Таким образом, если ни один из пробных шагов цикла не приводит к увеличению отклика .(целевой функции), происходит возврат в исходную для цикла точку. Если после первого шага достигается положительный результат, остальные шаги цикла пропускаются, если нет, проводятся второй и третий шаги в положительном направлении. Если после третьего шага результат положителен, четвертый шаг цикла опускается. В рассматриваемом примере (фиг.4) исходное состояние объекта соответствует YO/XI 7; Х2 2). Первым импульсом с выхода 4, а (фиг.З) реверсивный счетчик 2.1 переводится в состояние б, а триггер 8.1 - в состояние лог. 1, Учитываем представленный вид целевой функции: Yi Yo. Тогда на выходе блока 7 оценки целевой функции появляется лог. 1, которая возвращает триггер 8.1 в состояние лог, О и производит запись YI в регистр 14. Первый ш.аг - удачный, и остальные импульсы цикла варьирования на счетчик 2.1 не пропускаются. Импульс с выхода 4 d переводит реверсивный счетчик 2.2 в состояние Х2 1, а триггер 8.2-в состояние лог. 1. При этом значение отклика Y2 меньше Yi, следовательно, на выходе элемента 13 сравнения сохраняется лог. О, т.к. на выходе элемента 13 устанавливается лог. 1, если YI - , и лог. О, если YI-Yi-1 0. Тогда импульсы 4 пропускаются через элемент И 10.2 на тактовый вход сложение реверсивного счетчика 2.2. Первый из этих импульсов устанавливает реверсивный счетчик в состояние 2, что соответствует YS. Так как Ya YI, a Yi занесено в регистр 14, на выходе элемента 13 сравнения сохраняется лог. О, но триггер 9.2 переключается в состояние лог, 1, Следующим импульсом реверсивный счетчик 2.2 переводится в состояние 3, отклик принимает значение Y. Так как , на выходе элемента 13 сравнения появляется лот. 1, которая обеспечивает запись в регистр 14 и переводит триггер 9.2 в состояние лог. О, тем самым блокируя импульс с выхода 4f. Далее начинается следующий цикл варьирования параметров Xi и Ха. Поиск продолжается, пока параметры не примут значений, соответствующих экстремальной точке. Критерием остановки является отсутствие положительного результата в цикле варьирования каждого из параметров. При этом все триггеры 9 оказываются в -состоянии лог. 1, на выходе элемента И- НЕ б появляется лог. О, и генератор 1 импульсов останавливается

Технико-экономический эффект достигается как за счет снижения стоимости устройства, обусловленного упрощением конструкции, так и за счет экономии, пол- ученной в процессе эксплуатации устройства и обусловленной сокращением поисковых шагов, а следовательно, и времени выхода на оптимальный режим объекта.

10

Формула изобретения

1.Цифровой многомерный оптимизатор, содержащий генератор импульсов, реверсивные счетчики по числу каналов,

подключенные выходами к входам объекта оптимизации, выход которого соединен с входом блока оценки функции качества, о т- личэющийся тем, что, с целью его упрощения и повышения быстродействия,

введены многоканальный делитель частоты, элемент И-НЕ и распределители импульсов по числу каналов, первый, второй и третий входы распределителей импульсов соединены поразрядно с выходами каждой из

групп выходов многоканального делителя частоты, а четвертые их входы подключены к выходу блока оценки функции качества, первый и второй выходы каждого распределителя импульсов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами соответствующего счетчика, третьи выходы распределителей импульсов подключены к входам элемента И-НЕ, подсоединенного выходом к входу останова генератора импульсов, подключенного выходом к входу многоканального делителя частоты.

2.Оптимизатор поп.1,отличающий- с я тем, что распределитель импульсов содержит два RS-триггера, два элемента И,

элемент ИЛИ, первый вход распределителя импульсов соединен с входом установки в единичное состояние первого RS-триггера и первым входом элемента ИЛИ, второй вход распределителя импульсов подключен к

первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого RS-триггера, а выходом - с первым выходом распределителя импульсов и входом установки в единичное состояние второго RSтриггера, выход которого через второй элемент И подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом с вторым выходом распределителя импульсов, третий вход распределителя импульсов подключей к второму входу второго элемента И, четвертый вход распределителя имлульсов соединен с входами установки в нулевое состояние первого и второго RS-триггеров, подключенного выходом к третьему выходу распределителя импульсов.

„№ |

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к экстремальным системам, и может быть использовано для оптимизации режима работы различных объектов. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия. Цифровой многомерный оптимизатор содержит генератор 1 импульсов, реверсивные счетчики 2,подключенные к объекту 3 оптимизации, многоканальный делитель 4 частоты, распределители 5 импульсов, элемент И-НЕ 6, блок 7 оценки функции качества. Цель изобретения достигается за счет введения делителя 4, коммутаторов 5, элемента И-НЕ 6, 4 ил.

. ff

фиг.г

фиг4

cr,