Беспоисковая самонастраивающаяся система Советский патент 1983 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при построении саг энастраивающихся систем. Известны ca roнacтpaивaющиecя системна, содержащие объект управления, фильтг« сигнала, двухполупериодный выпряг-штель, устройство переменного коэффициента и параметрическую обрат ную связь . Однако эти системл сложные, они облс1Д иот низкой надежностью, вызванной применением сложных схем, а также низкой помехозащищенностью и быст родействием, которые определяются фильтрами, вызывающими изменение час тоты автоколебаний, что воспринимается цепью самонастройки как изменение коэффициента объекта регулирования, а значит, ухудшает качество процесса самонастройки и снижает функционсшьные возможности систем. Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система, содержащая датчик регулируемой величины, объект регулирования, эта.лонную модель, устройство переменного коэффициента, выпрямитель и фильтры, источники эталонных величин и ре гулятор С2 1. Однако известные систеьи также, сложные, обладают низкой надежностью, требуют большого количества эталонных элементов, они неустойчиво работают при поступлении на вход сигнала, изменяющегося по линейному закону, с колебаниями неболыаой амггпитуды. Эти системы имеют низкую помехозащищенность и быстродействие, определяемые . полосой пропускания фильтров и требуют периодической регулировки параметров, что снижает их функциональные возможности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности, помехозащищенности и быстродействия. Для достижения этой цели в системе, содержащей регулятор, подсоединенный параллельно объекту управления, регулятор содержит модели положительного и отрицательного сенсорных нейронов, первую и вторую модели положительных ассоциативных нейронов, первую и вторую модели отрицательных ассоциативных нейронов, модель эффекторного нейрона и источник задания постоянного порога нейронов, модель эффекторного нейрона и источник задания постоянного порога нейронов, отрицательная шина которого соединена с тормозящими пороговыми входами первой и второй моделей положительных ассоциативных нейронов, а положи тельная иина - с тормозящими пороговыми входами первой и второй моделей отрицательных ассоциативных нейронов, подключенных своими выходами со ответственно к первому возбуждаемому и первому тормозящему входам модели эффекторного нейрона, выход ко торой является входом беспоисковой са1 настраивающейся системы, а выход модели полоял гтельного сенсорного ней рока подключен к своему тормозящему входу и к первым возбуждающим вхо- дам первой и второй моделей положи.тельных ассоциативных нейронов,при-. чем выход первой модели положительного ассоциативного нейрона подключен к второму возбуждающему входу О дели эффекторного нейрона и к второму возбуждающему входу второй модели положительного, второй модели отрицательного и первой модели отрицательного ассоциативных нейронов, а выход второй модели положительного ассоциативного нейрона подключен к второму тормозящему входу модели эффекторного нейрона, к второму возбуж дающему входу первой модели положительного ассоциативного нейрона и к третьим возбуждаю1чим входам первой и второй моделей отрицательных ассоциа тивных нейронов, выход первой модели отрицательного ассоциативного нейрон соединен с третьими возбуждающими вх дами первой и второй моделей, положительных ассоциативных нейронов и к четвертому возбуждающему входу второ модели отрицательного ассоциативного нейрона, выход которой соединен с четвертыми возбуждшопщми входами ассоциативных моделей нейронов, при этом выходы моделей ассоциативных не ронов подключены каждый к своему тормозящему входу, а возбуждающие входы моделей положительного и отрицательного сенсорных нейронов и третий возбуждающий вход модели зффекторного нейрона и вход объекта уп равления объединены. На чертеже изображена функциональ ная схема беспоисковой самонастраивающейся системы. Беспоисковая самонастраивающаяся система содержит модели 1 и 2 cot p:ветственно положительного и отрицательного сенсорных нейронов, входы которых объединены, а выходы соответственно соединены с возбуждающими входами, первой 3 и второй 4 моделей .положительных ассоциативных нейронов, и входами первой 5 и второй 6 моделей отрицательных ассоциативных нейронов. Выходы названных моделей 3-6 ассоциативных нейронов подключены соответственно к возбуждающим и входам модели 7 эффектов него нейрона, а пороговые входы - к источнику 8 задания постоянного порога нейронов 8. Выход модели 7 эффекторного нейрона через объект 9 управления соединен с входами моделей сенсорных нейронов. Система работает следующим образом. При подаче питающего напряжения в системе устанавливается режим опросовых автоколебаний, амплитуда которых определяется эффективным порогом моделей 3-6 положительных и отрицательных ассоциативных нейронов, а частота - постоянным времени объекта. Передаточная функция такой структуры равна К(Р)К„„(1+РЛТ.), где KrtM - статический коэффициент усиления сети нейронных лгаделей; постоянная времени сети нейронных моделей; А - коэффициент адаптации. Любая вариация амплитуды автоколебаний систекы, связанная с отработкой внешних возмущений или изменением параметров объекта регулирования, приводит к выработке моделями 3-6 ассоциативных нейронов корректирующих сигношов, поступающих в систему на объект 9 управления через модель 7 эффекторного нейрона. Корректирующие сигналы численно равны превышению над эффективным порогом сигналов, характеризующим скорости нарастания (модели 3 и 5 ассоциативных нейронов, выделяющие производные по переднему фронту) и спадания (модели 4 и б ассоциативных нейронов, выделяющие производные по заднему фронту) от сигналов , поступающих с моделей 1 и 2 сенсорных нейронов, осуществляющих селекцию по полярности. Таким образом, модель нейроновой сети осуществляет, нелинейное скоростное демпфирование автоколебаний в замкнутой системе, приводящее к удержанию амплитуды автоколебаний на уровне, близком к величине Q, определяемой источниками 8 задания постоянного порога нейронов. Обмен сигналами моделями 3-6 ассоциативных нейронов через цепи адаптации приводит к пропорциональному уменьшению эффективного порога, что способствует несущественному изменению амплитуды опросовых автоколебаний при значительных изменениях параметров объекта регулирования. Поскольку сеть нейронных моделей формирует управляющие сигналы, функционально зависящие только от скорости изменения сигнала в системе регулирования и управления, статический коэффициент названной сети является неизменным и, следовательно, режим опросовых автоколебаний, обеспечивая высокие динамические параметры системы, не влияет на ее точностные показател Таким образом, предложенная беспоисковая самонастраивающаяся система обеспечивает высокие статические и динамические показатели, надежност помехозащищенность, быстродействие и широкие -функционгшьные возможности ,при управлении объектами, параметры ..которых изменяются .на величину более двух порядков. Формула изобретения Веспоисковая Сс1монастраивающая-ся система, содержащая регулятор, подсоединенный параллельно объекту управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, помехозащищенности и быстродействия системы, в ней регулятор со держит модели положительного и отрицательного сенсорных нейронов, перву и вторую модели положительных ассоциативных -нейронов, первую и вторую модели отрицательных ассоциативных нейроиов, модель эффекторного нейрона и источник задания постоянного, порога нейронов, отрицательная шина которого соединена с тормозящими пороговыми входами первой и второй моделей положительных ассоциативных нейронов, а положительная шина - с тормозящими пороговыми входами перво |и второй моделей отрицательных ассоциативных нейронов, подключенных сво ими выходами соответственно к первом возбуждаемому и первому тормозящему входам модели эффекторного нейрона, выход которой является входом беспоисковой самонастраивающейся системы а выход модели положительного сенсорного нейрона подключен к своему тормозящему входу и к первым возбуждающим входам первой и второй моделей положительных ассоциативных нейронов, причем выход первой модели положительного ассоциативного нейрона подключен к второму возбуждающему входу модели эффекторного нейрона и к второму возбуждающему входу второй модели положительного, второй модели отрицательного и первой модели отрицательного ассоциативных нейронов, а выход второй 1oдeли положительного ассоциа- . тивного нейрона подключен .к второму тормозящему входу модели эффекторного нейрона, к второму возбуждающему входу первой модели положительного ассоциативного нейтрона и к третьим возбуждакяцим входам первой и второй моделей отрицательных ассоциативных нейронов, выход первой модели отрицательного ассоциативного нейрона соединен с третьими возбуждающими входа- . ми первой и второй моделей положительных ассоциативных нейронов и к четвертому возбуждающему входу второй модели отрицательного ассоциативного нейрона, выход которой соедщнен с четвертыми- воз буждакмдими входами ассоциативных моделей нейронов, при этом выходы моделей ассоциативных нейронов подключены каждый к своему пятому тормозящему входу, а возбуждающие входы моделей положительного и отрицательного сенсорных нейронов и третий возбуждающий вход модели эффекторного нейрона и вход объекта управления объединены. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Самонастраивсшмциеся системы. Под ред. П.И.Чинлева. Киев, Наукова думка, 1969, с.380-382. 2.Козлов Ю.М. и Юсупов P.M. Беспоисковые самонастраивающиеся систё№л. М.-Л., Наука, 1969, с. 253-270 прототип).