Устройство MOHteT быть использовано для решения задач многопараметрической оптимизации в комплексе с аналоговыми вычислительными машинами.
Известны многоканальные статистические оптимизаторы, содержащие блок реверса, генераторы случайных сигналов по числу каналов оптимизации, подключенные к соответствующему исполнительному механизму многомерного объема оптимизации, и блок определения знака приращения.
Принцип работы статисгического оптимизатора заключается в том, что шаг в пространстве оптимизируемых параметров выполняется в результате одновременного сообщения всем параметрам постоянных (или случайных) по величине приращений со случайными знаками. В результате выполнения щага оптимизируемая функция многих переменных изменяется на случайную величину. Новое значение функции сравнивается с предыдущим значение. Если оно изменилось в нужном направлении, щаг считается удачным и выполняется новый случайный шаг. В противном случае шаг считается неудачным и происходит реверс в исходное положение, после чего совершается новый случайный шаг. Два значения функции качества сопоставляют без точного учета разности этих значений, т. е. изменение функции оценивают знаковым способом.
Постоянство шага в процессе поиска в известных статистических оптимизаторах служит причиной уменьшения точности определения координат экстремума при заданной высокой
скорости смещения к экстремуму. Если же путем уменьщения щага добиваться требуемой высокой точности определения координат экстремума, движение к экстремуму замедлится.
С целью повышения точности определения координат экстремума оптимизируемой функции при одновременном обеспечении высокой скорости с.мещения к экстремуму в состав предлагаемого многоканального статистического оптимизатора включен блок управления величиной шага поиска, вход которого связан с выходом блока определения знака приращения, и с выходом блока команд, а выходы подключены к каждому генератору случайных
процессов.
Блок управления величиной шага поиска содержит реверсивный счетчик импульсов, подключенный к двум цифро-аналоговым преобразователям, к схеме управления реверсом счета и ко входам двух схем «И, другой вход каждой из которых связан с соответствующей входной клеммой блока, а выходы схем «II через схему управления реверсом счета подПри работе данного оптимизатора величина шага в пространстве параметров изменяется по определенному закону, в котором учитывается результативность шага. Величина шага, например, при минимизации, изменяется но следуюш.ему закону: если предыдущий шаг оказался удачным, следующий увеличивается, а если предыдущий шаг неудачен, следуюш.ий уменьшается. Вдали от цели удачные и неудачные шаги в предлагаемом оптимизаторе равновероятны, и средняя величина шага не меняется. В районе цели, где неудачные шаги более часты, шаг в среднем уменьшается, что повышает точность определения координат цели. Такая организация шага позволяет более точно отыскивать цель при обеспечении высокой средней скорости смещения к цели. Па фиг. 1 показана блок-схема многоканального статистического оптимизатора с изменением величины шага в процессе поиска (ввиду параллельности работы каналов оптимизации здесь показан один капал); на фиг. 2 - блок-схема блока управления величиной шага поиска. Оптимизатор содержит блок 1 определения знака приращения оптимизируемой функции (преобразователь информации), блок 2 управления величиной щага поиска, генератор случайных сигналов 3, вырабатывающий последовательность случайных по знаку импульсов с изменяющейся амплитудой; блок команд 4, блок реверса 5, исполнительный механизм 6, изменяющий значение параметра оптимизируемого объекта. Позиция 7 изображает многомерный объект с экстремальной характеристикой. Блок управления величиной щага поиска содержит реверсивный двоичный счетчик импульсов 8, цифро-аналоговые преобразователи 9 и 10, схему управления режимами работы счетчика 8, схемы «И 12 и 13. Ввиду параллельности действия каналов оптимизации рассмотрим работу предлагаемого статистического оптимизатора на примере одного канала, показанного на фиг. 1. Пусть на //-ном щаге поиска по команде, поступающей из блока команд 4, генератор случайных сигналов 3 вырабатывает импульс |(н)а(к), знак которого |(н) случаен, а амплитуда a(N) определяется блоком 2 в соответствии с результативностью предыдущего (N-1)-го шага. Этот импульс воздействует на вход исполнительного механизма 6, который изменяет соответствующий параметр Xi Б блоке 7. На 5 остальные (п-1) нараметров блока 7 одновременно воздействуют аналогинчым образом (п-1) исполнительных механизмов, управляемые cooтвefcтвyющими генераторами случайчости. В результате изменения параметров из- g меняется оптимизируемая функция Q. Знак величины определяется с помощью удачным, если sign(QN-QN-I)O, и неудачным, если sign(QN-QN-I) 0. Информация о signAQN поступает в блок команд 4 и в блок 2 управления величиной шага. По команде из блока команд 4 блоке / запоминает значение QN оптимизируемой функции. Затем, если signAQN O, т. е. шаг неудачный, блок 4 выдает команду в блок реверса 5, где отрабатывается реверс, т. е. обратный шаг. При этом от блока 3 на вход блока 5 поступает импульс, знак которого противополол ен знаку (/N), имевшему место на Л-ном шаге. После этого блок 2 изменяет величину следующего (A/-f 1)-го шага, т. е. управляет величиной ct(tl), по следующему закону: если signAQN 0, увеличивается a(N+i), а если signAQN O, a(/n+i) уменьшается, т. е. величина следующего (//+1)-го шага будет иной. Это изменение происходит следующим образом. В реверсивном счетчике 8 (фиг. 2) хранится записанное в двоичной форме число N, соответствующее состоянию счетчика на jV-ном шаге поиска. На выходах цифро-аналоговых преобразователей имеются одинаковые по величине, но нротивоположные по знаку напряжения а(к), например, на выходе блока 5 - положительное напряжение a(ti), а на выходе блока 10 - отрицательное напряжение, т. е.- o(ifN). Блок управления величиной шага получает информацию из блока определения signAQ в виде импульсов разной полярности, Положительный импульс поступает из блока определения signAQ после неудачного шага, а отрицательный - после удачного. Эти импульсы через соответствующие схемы «И (положительный импульс через схему «И 12, а отрицательный - через схему «И 13) постунают в схему 11 управления режимом счета, которая определяет режим счета импульсов, поступающих на вход а счетчика 8. На каждом шаге поиска на вход а ноступает один импульс. При этом, если возбужден вход б (вход схемы «И 12), т. е. на него поступает положительный импульс из блока определения signAQ при неудачном шаге, то число А, записанное в реверсивном счетчике 8, уменьшается. В результате этого следующий (Л/4-1)-й шаг a(ty+i) оказывается меньше Л -ного шага. Если на //-ном шаге возбужден вход в (вход схемы «И 13), то число, записанное в счетчике 5, увеличивается, а следовательно, увеличивается и величина a(N+i), т. е. в случае удачного исхода Л-ного шага следующий ()-й шаг увеличивается. Схемы «И задают ограничения, накладываемые на величины Л/ и а(//). Когда т1п{/1} :Л/ шах{Л}, обе схемы «И открыты, и сигналы из блока определения signAQ поступают на схему управления //. В случае выполнения условия ш1п{Л} Л/ закрывается схема «Н 12, а когда выполняется условие Л/ шах {Л},
После изменения величины шага по команде из блока команд запускается генератор случайности, который вырабатывает следующий ().й случайный по знаку шаг величиной, равной ), и работа оптимизатора повторяется.
Предмет изобретения
1. Многоканальный статистический оптимизатор, содержащий блок реверса и в каждом канале оптимизации, число которых соответствует числу оптимизируемых параметров объекта, генератор случайных сигналов, соединенные с исполнительными механнзмами объекта оптимизации, а также блок определения знака приращения, связанный с блоком команд, выходы которого подключены к блоку
реверса и генераторам случайн.ых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности оптимизации, в него введен блок управления величиной шага поиска, входы которого соединены с выходом блока определения знака приращения и с выходом блока команд, а выходы подключены к генераторам случайных сигналов.
2. Оптимизатор но и. 1, отличающийся тем, что блок управления величиной шага поиска содерл.ит реверсивный счетчнк импульсов, подключенный к двум цифро-аналоговым преобразователям, к схеме унравлення реверсом счета и ко входам двух схем «И, другой вход каждой из которых связан с соответствующей входной клеммой блока, а выходы схем «Н через схему управления реверсом счета подключены ко входу реверсивного счетчика.
,,2- )
иг 1
