Адаптивные системы

Экстремальные системы (системы с самонастройкой программы) - это САУ, в которых значение выходной величины y(t) автоматически поддерживается на экстремальном значении (максимум, минимум) при различных значениях неизвестных возмущающих воздействий f(t) (рис. 1.9). Программа изменения y(t) определяется автоматически в процессе работы САУ. В САУ добавлено специальное устройство автоматического поиска экстремума (УАПЭ), которое на основе анализа определенных характеристик ОУ (z) выдает на вход САУ воздействие g₃(t). В результате УУ (регулятор) вырабатывает управляющее воздействие u(t), определяющее оптимальное поведение САУ при изменении y(t). Например, поддержание работы САУ на экстремальном значении у=y_max.

Обычно при проектировании САУ всегда преследуют экстремальную цель управления. Экстремальные системы по существу являются системами автоматической стабилизации выходной величины у=y_extr или экстремума некоторого функционала . В последнем случае САУ решают не только задачу экстремального управления, но и задачу оптимизации, т. е. являются оптимальными САУ.

Рис. 1.9 – Функциональная схема экстремальной системы

Системы с самонастройкой параметров (самонастраивающиеся системы) - это системы, в которых автоматически в зависимости от заранее неизвестных внешних условий (по f, g) устанавливаются оптимальные значения параметров системы. УУ работает таким образом, чтобы регулируемая величина на выходе САУ изменилась по наивыгоднейшему (оптимальному) закону в соответствии с априори заданным критерием качества - функционалом J. Под функционалом J могут рассматриваться сложные функции полезности, максимума прибыли, минимума потерь или минимума расхода энергии при работе САУ и т. п. В роли J могут быть использованы и простые оценки качества процессов, например: минимум длительности переходного процесса t_n=min или минимум среднеквадратичной ошибки управления х²=min и т.п.

Рис.1.10 –Упрощенная функциональная схема самонастраивающейся САУ

В схему самонастраивающейся САУ (рис. 1.10) входит устройство самонастройки (УСН) - анализатор качества или оптимизатор, который определяет отклонение характеристик замкнутой САУ от желаемых (эталонных) и в зависимости от состояния системы - некоторой функции F(x, g, z, y) - воздействует на УУ. Следовательно, такие системы - это системы с самооптимизацией или иначе, адаптивные САУ со стабилизацией качества (оптимальные по быстродействию, по точности, по технико-экономическим показателям и т. п.).

Системы с самонастройкой структуры называются также самоорганизующимися, или самоалгоритмизирующимися системами, в которых в зависимости от неопределенных внешних условий производится оптимальная настройка структуры таким образом, чтобы регулируемая величина на выходе изменилась по наивыгоднейшему (оптимальному) закону в соответствии с заданным критерием качества J (в простейшем случае, например, минимум ошибки управления). Автоматический поиск наивыгоднейшей (оптимальной) структуры САУ дает возможность решать более сложные задачи при управлении сложными ОУ-комплексами.

В схеме САУ с самонастройкой структуры (рис. 1.11) идентификатор производит сбор и обработку информации о работе ОУ. САУ строится как система принятия решений об управлении сложным ОУ.

Рис.1.11 - Схема САУ с самонастройкой структуры

Системы комбинированного типа с самонастройкой структуры и параметров объединяют в своем составе определенные фрагменты рассмотренных выше структур. Все эти САУ являются также и оптимальными САУ.

В последние два десятилетия интенсивно разрабатывается новый класс САУ, получивший название интеллектуальные системы управления (ИСУ). В связи с возникновением этого класса САУ отметим, что в классическом понимании САУ, включающие разнообразные ОУ, воспринимались как системы, процессы в которых принципиально прогнозируемы и управляемы. Ошибки в управлении и неработоспособность систем часто рассматривались как недостаток априорных знаний (обычно об ОУ). Наращивание объема знаний в процессе эксплуатации САУ (принцип обучения и самообучения) привело к созданию обучающихся адаптивных САУ с гибкими алгоритмами управления (в том числе и процедурами принятия решений) и идентификации ОУ. Обучающиеся адаптивные САУ — это системы с накоплением, запоминанием и анализом информации о поведении сложного ОУ, среды функционирования и САУ в целом и с изменением алгоритмов управления в зависимости от опыта и условий работы. Логика развития подобных систем определила создание ИСУ, которые строятся как самообучающиеся, самонастраивающиеся системы с гибкими процедурами принятия решений об управлении, как системы, основанные на знаниях и формирующие новые знания в процессе управления и функционирования. ИСУ разрабатываются и как экспертные системы, встроенные в контур управления и работающие, в частности, в интерактивном режиме с лицом, принимающим решение.

Дата добавления: 2014-11-14; просмотров: 597; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!