Принципы автоматизации Систем Автоматического Управления Методы и алгоритмы

Московский Государственный Горный Университет РЕФЕРАТ Принципы автоматизации Систем Автоматического Управления. Методы и Алгоритмы.Студент гр. САПР-1В-96 Царев Александр В. Москва 1999 г. Оглавление стр. Оглавление 2 Введение 1 Алгоритмы. 1.1 Алгоритм локального параметрического поиска. 1.1 Алгоритм случайного спуска. 1.2 Случайный поиск с возвратом. 1.3 Релаксационный алгоритм случайного спуска. 1.4 Случайный поиск по наилучшей пробе. 1.5 Адаптивные параметрические алгоритмы случайного поиска. 5.1 Адаптация величины рабочего шага. 7 1.1.5.2 Адаптация распределения случайного шага. 1.2 Учет ограничений в процессе случайного поиска. 2.1 Ограничения типа неравенств. 2.2 Ограничения типа равенств. 2.3 Ограничения типа неравенств и равенств. 2.4 Дискретные ограничения. 2.5 Дискретные ограничения с неравенствами. 1.3 Глобальный поиск. 3.1 Набросовые алгоритмы. 1.1 Случайный наброс с локальным поиском. 1.2 Адаптивный набросовый алгоритм. 3.2 Сглаживающие алгоритмы. 2.1 Сглаживание функционала. 2.2 Сглаживание траектории. 1.4 Оптимизация в обстановке случайных помех. 4.1 Метод стохастической аппроксимации. 4.2 Сглаживание помех. 4.3 Стохастическое накопление. 4.4 Последовательное накопление. 4.5 Симплексный алгоритм поиска. 1.5 Структурная оптимизация. 5.1 Дискретизация структуры. 5.2 Эволюционная оптимизация структуры. 2 Автоматизация проектирования систем автоматического управления. 2.1 Принципы автоматизации проектирования систем автоматического 25управления. 1.1 Этапы и стадии проектирования. 1.2 Уровни автоматизации проектирования. 1.3 Компоненты обеспечения САПР. 1.4 Общие принципы построения САПР. 2.2 Способы построения систем автоматизированного проектирования. 2.1 Диалоговая система проектирования ДИСПАС. 2.2 САПР адаптивных систем САПРАС. 2.3 Система Гамма-1М. 31 Введение В этом реферате мной изложены широко распространенные алгоритмы и методы поиска, сортировки, сглаживания, накопления, оптимизации, а так же здесь рассматриваются наиболее общие вопросы автоматизированного проектирования Систем Автоматизированного Управления, основные этапы, уровни автоматизации процесса проектирования.

Весь материал мной подобран из справочника Справочник по теории автоматического управления 1987г. 1. Алгоритмы. 1.1

Алгоритм локального параметрического поиска

1.2 . Как видно это стохастический аналог известного алгоритма наискорейшего... Это по сути дела, спуск шагами а в выбранном направлении. Алгоритм случайного спуска опирается на следующие очевидное предположе... Алгоритм локального параметрического поиска.

Случайный поиск с возвратом

Анализ показывает, что его следует применять в ситуациях со значительн... 3.3 Иллюстрация поиска с возвратом. 3.2 Иллюстрация случайного Рис. Этот метод поиска моделирует метод проб и ошибок. Алгоритм этого метод... 1.3 .

Релаксационный алгоритм случайного спуска

Релаксационный алгоритм случайного спуска. Введение возврата в алгоритм случайного спуска 15.3.1 обеспечивает ему релаксационные свойства, т.е. не увеличивает минимизируемый функционал. Граф этого алгоритма изображен на рисунке 15.3.3. Его рекуррентная формула имеет вид 3.4 Здесь - знак конъюнкции, требующий одновременности выполнения событий, указанных в скобках. 1.4

Случайный поиск по наилучшей пробе

1.1.5 . Алгоритм имеет вид 15.3.5 где оп - случайный вектор, минимизирующий фу... Если величина g мала и функционал в районе СN достаточно гладкий, то м... Случайный поиск по наилучшей пробе.

Адаптивные параметрические алгоритмы случайного поиска

Заставляют искать средства такой перестройки алгоритма поиска, чтобы э... 1.1.5.1 . д. Заметим, что случайный поиск отличается от любого детерминированного и... Адаптивные параметрические алгоритмы случайного поиска.

Адаптация величины рабочего шага

1.1.5.2 . Используя это выражение, можно добиться оптимального режима адаптации ... Значения параметров и алгоритма адаптации 15.3.10 зависят от вероятнос... Она связана с необходимостью уменьшить величину шага по мере приближен... е.

Адаптация распределения случайного шага

1.2 . Естественно, что этот снос должен быть направлен в сторону уменьшения ... Практически это сведется к добавлению вектора V к - случайному вектору... имеет место снос процесса поиска в направлении V. Случайный поиск, снабженный такой адаптацией вероятностных свойств, об...

Учет ограничений в процессе случайного поиска

1.2.3 . Способ возврата заключается в том, что нарушение ограничений S отождес... Разумными комбинациями в общем случае являются лишь две. Неудачным шагом считается тот, при котором нарушены ограничения или ув... 15.3.2 - повторять удачный шаг N1 N.

Ограничения типа неравенств и равенств

1.2.4 Дискретные ограничения. 1.2.5 . Пусть e - окрестность исходной точки СN имеет вид C-CN 15.4.6 и пусть ... Большинство существующих эффективных методов решения дискретных задач ... Это означает, что все координаты этих векторов имеют целочисленные зна...

Дискретные ограничения с неравенствами

Дискретные ограничения с неравенствами.

Учет ограничений типа неравенств в задаче дискретной оптимизации S SH незначительно усложняет процедуру случайного поиска. В этом случае к условиям 15.4.7 добавляется еще одно условие CN1 SH , которое легко проверяется. 1.3

Глобальный поиск

Поиск глобального экстремума минимизируемой функции, имеющей несколько... 1.3.1 . И лишь при неограниченном увеличении времени поиска вероятность утери ... Другой специфической чертой глобального поиска является отсутствие пол... глобальный минимум. Эта двойственность глобального поиска отражается и...

Набросовые алгоритмы

Набросовые алгоритмы.

Так обычно называют алгоритмы глобального поиска, в которых используется процедура случайного наброса, т.е. случайного распределения пробных точек в области S. 1.3.1.1

Случайный наброс с локальным поиском

За глобальным минимум принимается наименьший из полученных М локальных... 1.3.1.2 . Случайный наброс с локальным поиском. При этом на каждом i-м этапе из случайной начальной точки делается лок... Однако использование локального поиска совершенно необязательно при ра...

Адаптивный набросовый алгоритм

Адаптивный набросовый алгоритм. При этом параметры V и распределения адаптируются, например, следующим... величина, определяет степень глобальности алгоритма. Если он велик т.е. чтобы плотность вероятности появления любой допускаемой точки не было ...

Сглаживающие алгоритмы

Сглаживающие алгоритмы.

Идея сглаживания минимизируемого функционала или траектории поиска породила много эффективных алгоритмов глобального поиска. Рассмотрим некоторые из них. 1.3.2.1

Сглаживание функционала

Если для этого воспользоваться градиентным методом, то для вычисления ... Пусть в качестве весовой функции qY выбрана плотность распределения pY... Для вычисления значений этой сглаженной функции нужно воспользоваться ... 1.3.2.2 . Процесс поисковой оптимизации при этом реализуется очевидной формулой.

Сглаживание траектории

Изменяя этот угол, можно воздействовать на гладкость траектории поиска... вдоль сделанного рабочего шага. Если глобальный экстремум лежит на дне оврага, то для такого сглаживан... Когда конус раскрывается в сферу, получаем поиск по наилучшей пробе, р... Следует сгладить эту траекторию.

Оптимизация в обстановке случайных помех

Рассмотрим наиболее распространенные методы поиска, решающие задачу оп... Оптимизация в обстановке случайных помех. В задачах проектирования сис... 1.4.1 . Доступны лишь его наблюдения, которые удобно описывать соотношением QC... При этом точное значение функционала неизвестно.

Метод стохастической аппроксимации

Метод стохастической аппроксимации. Этот метод является, по сути дела,... Для сходимости этой процедуры при достаточно широком классе функционал... В практических расчетах всегда существенно иное - необходимо в процесс... Все эти обстоятельства и объясняют то, что стохастическая аппроксимаци... Рассмотрим некоторые из них.

Сглаживание помех

Аналитическая форма задания плотности распределения дает возможность 1... 1.4.3 . Сглаживание помех. надо подставить Q Однако оценку градиента зашумленного минимизируемого... 15.5.2.1.

Стохастическое накопление

Стохастическое накопление.

Воспользуемся для вычисления градиента его стохастической оценкой 15.2.6, где вместо QC следует поставить QC. Проекция этой оценки на градиентное направление имеет определенные статистические характеристики 15.12. Ее среднее значение равно модулю градиента, а дисперсия определяется выражением 15.6.8 где k - модуль градиента функционала.

Дискретный вариант такой адаптации, когда каждый параметр варьируется на двух уровнях, рассмотрен в работе 15.2. 1.4.4

Последовательное накопление

Последовательное накопление. Порог A иногда удобно определять не для модуля RN, а для всех его комп... 1.4.5 . Оно отличается от предыдущего тем, что объем m накопления заранее не о... 15.6.12 При rjN 15.6.13 принимается решение о рабочем шаге вдоль j-й к...

Симплексный алгоритм поиска

a i2, a на рис. 15.6.1.б. 1.5 . 15.6.1. Вершина симплекса SN,таким образом, имеют вид CiNC0NaiNbiei, i , 15.6....

Структурная оптимизация

Структурная оптимизация.

Задача автоматического проектирования САУ включает в себя и определение структурных факторов. Они могут быть определены в процессе решения оптимизационной задачи 15.1.5 Для этого необходимо построить процесс поиска оптимальной структуры W. Такого рода процесс поиска можно осуществить двояким образом - дискретизацией структуры и путем ее эволюционной оптимизации. 1.5.1

Дискретизация структуры

Если структура образуется набором структурных элементов, то ее удобно ... 1.5.2 . С ростом N точности оценки естественно возрастает. решение Pоп является двоичным вектором, который совпадает с решение ис... С помощью этого вектора функционал QW сглаживается 15.7.8 где суммиров...

Эволюционная оптимизация структуры

Например, оно может состоять из следующих изменений объединение двух с... 2 . Число новых структур k0 является параметром, который назначается из ко... требует значительных затрат времени и памяти ЭВМ. Эволюционная оптимизация структуры. Если структура W проектируемой сис...

Автоматизация проектирования систем автоматического управления

Автоматизация проектирования САУ претерпевает эволюцию и бурное развит... Автоматизация проектирования систем автоматического управления. 2.1 .

Принципы автоматизации проектирования систем автоматического

Принципы автоматизации проектирования систем автоматического управления. Здесь рассматриваются наиболее общие вопросы автоматизированного проектирования САУ, основные этапы, уровни автоматизации процесса проектирования. 2.1.1

Этапы и стадии проектирования

Классификация и формализация задачи управления. 3. 2.1.2 Уровни автоматизации проектирования. уровень уровень отдельных прикладных программ характеризуется автомати... 2.

Компоненты обеспечения САПР

Так, атрибутом 1-го ранга модели объекта управления является тип опера... ЭПО - это неделимый минимальный содержательный фрагмент ТАУ Как правил... Опишем теперь понятие класса задач ТАУ 16.7. Компонентами лингвистического обеспечения являются документы, содержащ... 2.1.4 .

Общие принципы построения САПР

Общие принципы построения САПР. Процесс создания САПР САУ базируется на следующих общих принципах 16.5... Принцип развития требует, чтобы САПР САУ разрабатывалась и функциониро... Это, в частности, означает, что расширение функциональных возможностей... увеличение числа классов решаемых задач ТАУ не должно приводить к пере...

Способы построения систем автоматизированного проектирования

В последние годы ведутся интенсивные работы по созданию различных САПР... Приведенные системы реализуются в рамках операционной системы ОС ЕС, о... 2.2.1 . В 60-х и 70-х годах было разработано большое количество программ, обес... Способы построения систем автоматизированного проектирования.

Диалоговая система проектирования ДИСПАС

Понятиями этого языка являются библиотека моделей, модель, блок. 4.Параметры блока коэффициенты числителя и знаменателя передаточной фу... Вход блока на вход каждого блока может быть подано до пяти сигналов с ... Слова русского языка, высвечиваемые на экране дисплея во время запросо... План решения задачи формируется в процессе запросов пользователю.

САПР адаптивных систем САПРАС

Оператор описания действия включает в себя оператор моделирования, опе... План решения задачи задается текстом АВАЕС- программы. Он опирается на представление знаний в области ТАУ в виде некоторой се... Система Гаммма-1М предназначена для синтеза и анализа регуляторов для ... По функциональным возможностям система Гамма-1М охватывает ряд классов...