Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования (1972) (1151987), страница 11
Текст из файла (страница 11)
На этом же принципе производится «обучение» машины человеком В самом деле, в качестве эталонной модели можно взять работу человека по управлению, например, процессами в металлургической печи. Можно ввести прн этом все те жо связи с автоматической системой, которые вводятся в указанной выше самонастраиватощейся системе с моделью. Тогда в результате произойдет самонастройка параметров атой системы.
Система настроится на работу„дающую те жо результаты, которые давала работа человека. Важная особенность такои системы заключается в том, что здесь не требуется закладывать заранее критерий качества (что требовалось выше), так как оп содержится в самом характере действий человека. При помощи совремопных средств автоматики и вычислительной техники (включая, конечно, н присущие нм логические операции) такого рода сложные задачи для некоторых объектов оказываются вполне осуществимыми.
Пока что это делается только для длительно работающих объектов с медленным илн с редким скачкообразным изменением параметров, когда процесс самонастройки успевает за темпом изменения свойств объекта. При быстром изменении параметров объекта и окружающих его условий построение таких самонастраивающихся систем является в настоящее время весьма трудной задачей.
Возможны еще и другие виды систем с самонастройкой параметров регулятора, которые пе производят непосредственно анализ или оптнмиэат) Болео совершеввмй прввцпп обучеввп, связанный с самоорганизацией, будет описан в слсдуюшем параграфе. 45 СИСТЕМЫ С САМОНАСТРОЙКОЙ ПАРАМЕТРОВ 1 КМ цию какого-либо показателя качества работы (нлн ошибки системы), а анализируют форму возмущающего и задаваемого извне управляющего воздействий на систему (рис. 2.14, а) и перенастраивают параметры регулятора з зависимости от формы воздействия по определенному правилу, заложенному заранее в настраивающее устройство. Это — системы с самонастройкой параметров' регулятора по возмущению.
Применение их выгодно в тех случаях, когда внешнее воздействие может быть изме)2сео с целью анализа его свойств и когда изменение его 1 Услуоастаа саталастроааи Рис. 2.14. формы является решающим для качества работы системы. Часто зто имеет место В различного рода следящих системах, особенно когда на вход системы вместе с полезным сигналом поступает помеха. В атом случае для наилучшего воспроизведения полезного сигнала изменяющейся частоты на фоне случайных помех целесообразно было бы менять полосу пропускания следящей системы. Это можно сделать, например, путем изменения постоянной времени фильтра в управляющей части указанной следящей системы в зависимости от измеренной частоты поступающего извне сигнала нли других свойств 46 пгогглммы и законы гкгглиговАпия.
адлптпвнын снстнмы игл. з сигнала и помехи. В результате вместо обычной следящей системы получится самонастранвав>щаяся система по возмущению типа представленной на рис. 2.14, б (ее называют часто следящей системой с саморегулированием параметров). При этом анализатор свойств внешнего воздействия может быть более нли менее сложным, основанным на анализе вероятностных характеристик полезного снпшла и помехи, $2.6. Системы с самонастройкой структуры (самоорганизующнеся системы) Все те я<о задачи самояаст1юйки н некоторые новые задачи целесообразно бывает решать не путем наменения параметров регулятора, имеющего определенную структуру, а путем изменения самой структуры регулятора не заданным заранее образом.
Это — системы с самонастройкой структуры (самооргапизующиеся системы). В рассмотренных ранее системах при автоматической настройке параметров регулятора закон регулирования был ааранее задан, а менялись не заданным заранее образом лишь входящие в него коэффициенты. Теперь же при автоматической настройке структуры регулятора не задан вообще даже и закон регулирования; в общем случае неизвестно заранее, какие корректирующие устройства и как вводить, какие логические и вычислительные операции производить.
В общем случае может меняться структура не только усилительно-преобразовательного, по и измерительного устройства системы управления, если почему-либо выгодно применять разные принципы измерения или же измерять разные исходнью величины в разных условиях работы объекта (подобно тому, как человек использует в разных условиях то зрение, то слух, то осязание и т. п. или нх комбинированное действие). В частных случаях возможны более простые самоорганизующиеся системы, в которых заранее яе задана структура лишь одной небольшой части системы, а структура остальной части задана неизменной.
В законе регулирования может быть определено, например, что сигнал по отклонению регулируемой величины обязательно идет по структурно-заданному каналу. а добавляемые сверх этого корректирующие устройства самоорганизуются. Говоря о самонастройяе структуры или. что то же самое, о самоорганизации, необходимо подчеркнуть, что имеется в виду автоматическое изменение структуры яе заданным заранее образом. Это весьма существенно. В самом деле, когда рассматривались нелинейные законы регулирования ($ 2.2), уже говорилось об изменения структуры регулятора. Там могли включаться и отключаться пронззодпыо н интеграл, могла включаться или переключаться обратная связь и т.
и. Но все зто делалось хотя и ацтоматически, но заранее заданным образом в зависимости от значения отклонения регулируемой величины и ее производных. Такое изменение структуры относится не к самоорганизации, а к нелинейным законам регулирования. Нелинейные законы регулирования применяются, в частности, в оптимальных автоматических системах. Точно так же, если бы структура регулятора менялась программным устройством по определенному заданию во времени, это тоже не относилось. бы к самоорганизации, так же как программное изменение параметров, рассматрнвавптееся в предыдущем параграфе, не относилось к самонастройке параметров.
Равным образом к самооргаяизуюппгмся системам не относятся многие существующие измерительные системы, в которых имеется несколько измерительных приборов, основанных на разных принципах измерения одной и той же величины, когда обработка информации от всех этих приборов и их включение и отключение заранее запрограммированы либо во времени, либо 47 СИСТЕМЫ С САМОНАСТРОЙКОЙ СТРУКТУРЫ > Е«> в зависимости от размера и скорости изменения измеряемой величины. Вообще же возможна, конечно, н самоорганизация в измерительных системах со многими чувствительными элементами.
В самоорганизу>ощусося систему закладывается лишь тот или иной определенный критерий качества работы системы или комбинация критериев для разных внешних условий работы системы. Система сама путем автоматического поиска с применениьч вычислительных или логических операций выбирает таку>о структуру (йэ~еозмо>кных, имеющихся в ее распоряжении), при которой удовлетворяется заданный критерий качества работы всей системы.
Это делается путем ш>дключения и отключения различных звеньев в некоторой логической последоватольности с фиксированием (запоминанием) более удачных структур. При любой самонастройке и особенно при самоорганизации может быть учтено тробование повышения падок>ности и предусмотрона возможность работы системы при выходе из строя каких-либо звеньев.
В самоорганиэующейся системе, как и прежде, должен быть либо анализатор, либо оптимизатор качества. Анализатор ставится, когда нужно обеспечить просто заданное в определенных пределах качество. Оптимизатор же предназначается для отыскания и осуществления максимально возможного в данной системе (при данных реальных условиях ее работы) качества, В крупном плане общук> схему системы можно представить в таких же вариантах, как иа рис. 2.(> и 2.12, но только не с настраивающим устройством, а с логической схемой переключения отдельных звеньев системы в соответствии с сигналами анализатора нли оптимизатора.
В качестве анализатора здесь тоже может применяться, в частности, математическая эталонная модель объекта с желаемыми свойствами. Замена такой модели действиями человека позволяет и здесь производить как бы обучение машины человеком. Это соверщенно аналогично той картине процесса обучения, которая была описана выше в связи с самонастройкой параметров, но здесь имеет место, образно говоря, более высокий уровень обучения. Как н прежде, здесь в риде случаев возможна установка на объект самооргапизующейся системы регулирования лишь в начальный период его эксплуатации.
Затом самоорганизук>щаяся система может быть снята и заменена более простой системой с определе>шой структурой или со структурой, меняющейся по программе, которая была автоматически выработана в процессе работы самоорганнзующейся системы, Очевидно, что прн прочих равных условиях самоорганизация, т.
е. автоматический поиск наивыгоднейшей структуры системы по результатам анализа илн оптимизации качества ее работы, является процессом более ело>иным' н более длительным, чем самонастройка параметров, а потому пока что значительно более далеким от применения к автоматическому управлению динамическими объектами, где не только поиск, но и сам по себе анализ качества работы требует некоторого промежутка времени.
Поэтому здесь опять-таки речь может идти в настоящее время об объектах, работающих в более или менее стационарных условиях, изменяющихся либо медленно. либо редкими скачками. Как уже отмечалось, к экстремальным и самонастраивающимся системам применяются такхсе термины адаптивные илн «приспосаблива>ощиеся» сися>емы и системы с автоматической оптимизацией (в том случае, когда автоматическая оптимизация используется не в процессе проектирования, а в самой системе регулирования или управления в процессе ее эксплуатации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
