Бесекерский В.А., Попов Е.П. - Теория систем автоматического регулирования (963107), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При этом в системе должно иметься специальное автоматичоское устройство для анализа качества работы объекта в данной системе по какому-нибудь заданному критери2о (рис. 2.13, а) или для анализа величины ошибок регулиро- 44 ПРОГРАММЫ И ЗАКОНЫ РБГУЛИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫК СИСТВМЫ игл 2 Такой оптимизатор должен содержать в себе, следовательно, устройство автоматического поиска экстремума качества (минимум ошибки), подобно поиску экстремального задания регулируелюй величины в рассматривавшихся ранее экстремальных системах регулирования. Но особенность оптимизатора здесь состоит не только в специфике той величины, экстремум которой ищется, но главным образом в том, что воздействует он не на настройку требуемого значения регулируемой величины, а на настройку параметров корректирующих устройств самого регулятора.
Самооптимизация (экстремальная самонастройка) является наиболее совершенным, но в то же время и наиболее сложным видом системы с замкнутым контуром самонастройки параметров. В тех случаях, когда самонастройка применяется в системах управления вследствие недостоверности знания свойств объекта, система самооптимнзацин напоминает процесс самообучения системы '). Система при этом путем автоматического поиска как бы сама познает неизвестные свойства управляемого объекта и обучается управлять этим объектом наилучшим образом (сама настраивает параметры регулятора по экстремуму заданного критерии качества). В таких случаях мок«но поступать следующим образом: запустить указанную сложную самооптимнзирующуюся (самообучающуюся) систему в пробнуто эксплуатацию и дать ей возможность самой настроить параметры регулятора.
Затем можно снять устройство самонастройки вовсе и далыпе эксплуатировать более простую систему с постоянной или с программной настройкой, выработанной в процессе самооптимизации (самообучения). Это, конечно, не всегда возможно. Одним из распространенных видов анализаторов и оптимизаторов качества в самонастраивающихся системах являются устройства из операционных усилителей или других математических моделей, построенных на блоках вычислительных машин, которые имитируют желаемое динамическое поведение объекта. Это эталонное качество поведения модели сравнивается с реальным поведением системы, и параметры регулятора настраиваются автоматически и таким образом, чтобы поведение системы «подогнать» к эталонному поведению модели. 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 оптнмизат) 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 снсткмы 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
