1. Поисковыми СНС называют системы, обладающие свойствами выполнять автоматический поиск (самонастройку) экстремума величины, характеризующей критерий качества управления при произвольном изменении внешних условий работы.
Чаще всего поиск осуществляется в целях отыскания некоторого параметра (или нескольких параметров) УУ, которые обеспечивали бы экстремальное значение показателя качества управления.
В большинстве систем показателем качества выступает выходная координата САУ. Изменение показателя качества вызывает непрерывный поиск параметров, при которых показатель качества приобретает экстремальное значение.
2. Для обеспечения самонастройки в поисковую СНС обычно входят:
- датчик показателя экстремума, позволяющий получить характеристику 
- показатель качества (рис. 8.5) в функции изменяемых параметров;
- логическое устройство, обеспечивающее выработку управляющего сигнала, и ИУ для ввода сигнала на изменение параметра q.
3. Сложность поисковых СНС повышается по мере увеличения числа варьируемых параметров q, поскольку это вызывает усложнение логических устройств и возрастание числа исполнительных органов. По этой причине появление микропроцессорных устройств, реализующих программным путем алгоритмы самонастройки, позволило реализовать теоретические разработки в этом направлении.
Поисковые СНС имеют замкнутый контур самонастройки, часто называемый оптимизатором.
4. По характеру процесса поиска различают следующие экстремальные системы:
- с непосредственным дифференцированием;
- шагового типа;
- с использованием моделирующих сигналов;
- с запоминанием экстремума.
Рассмотрим принцип действия перечисленных поисковых СНС, полагая, что ОУ характеризуется показателем качества с одним экстремумом.
|
|
4.1. Функциональная схема поисковой СНС с непосредственным дифференцированием представлена на рис. 8.5.
Рис. 8.5. Поисковая СНС: ЛУ - логическое устройство; ДПЭ ~ датчик показателя экстремума.
Очевидно, что в точке экстремума 
, а знак производной определяет точку нахождения на экстремальной характеристике (рис. 8.6). Если 
, экстремум функции будет получен при увеличении параметра q; если 
, экстремум будет достигнут при уменьшении параметра q. Поэтому, имея информацию о знаке 
: 
, можно организовать движение к точке, обеспечивающей получение экстремального показателя качества.
Рис. 8.6. Экстремальный показатель качества.
4.2. Система шагового типа представлена на рис. 8.7. В этих системах производится последовательное сравнение двух значений показателя качества ψ с целью определения крутизны характеристики 
. При этом скорость изменения ψ, в отличие от предыдущего способа, может быть получена в виде отношения дискретных приращений 
, определяющих наклон характеристики .
Рис. 8.7. Система шагового типа: ЗУ - запоминающее устройство; ГК - командный генератор, определяющий последовательность, время выполнения операций и величину шага; ЛЧО - линейная часть ОУ; ЭЗ - экстремальное звено; ЛУ -логическое устройство; ВУ - вычислительное устройство; ИУ - исполнительное устройство.
Процесс оптимизации - поиск экстремума - заключается в последовательном изменении характеристики 
, и запоминании ее значения. В ЛУ запомненное значение сравнивается с предыдущим и определяется величина и знак разности 
. ИУ при подаче сигнала разности изменяет параметр q на некоторый постоянный шаг. Направление движения ИУ зависит от знака . При отработке одного шага от 
до цикл повторяется от до 
и т.д. до тех пор, пока не будет достигнут экстремум показателя качества.
|
|
4.3. Система с использованием моделирующих сигналов показана на рис. 8.8.
С помощью генератора синусоидальных колебаний ГК создается дополнительный непрерывный сигнал поиска 
. Этот сигнал преобразуется линейной частью объекта управления ЛЧО. Сигнал ψ подается на фильтр Ф, где выделяется периодическая составляющая основной частоты со сигнала поиска. В фазовом дискриминаторе ФД определяется сдвиг по фазе 
относительно сигнала, поступающего от ПС. Этот сигнал поступает в ЛУ, где формируется функция 
. ИУ в зависимости от знака фазы осуществляет движение к экстремальной точке.
Рис. 8.8. Система с моделированием: ФД фазовый дискриминатор; ГК - генератор колебаний; ЛУ - логическое устройство.
4.4. Система с запоминанием экстремума работает по принципу сравнения текущего значения показателя качества ψ и его экстремального значения 
. Функциональная схема такой СНС показана на рис. 8.9.
Рис. 8.9. Система с запоминанием: УЗЭ – устройство запоминания экстремума.
Для определения экстремального значения показателя качества использовано устройство запоминания экстремума УЗЭ, в котором, кроме того, осуществляется сравнение сигналов ψ и , т.е. формируется значение 
. Сигнал поступает на логическое устройство ЛУ, задача которого состоит в том, чтобы определить функцию 
. Когда разность достигнет некоторого уровня, определяемого порогом чувствительности, и изменит свой знак, включается в работу ИУ до тех пор, пока не будет найдено значение q, соответствующее значению функции ψ вблизи экстремума.
|
|