202995. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés többváltozós rendszer kimenő jelének optimatizálására
1 HU 202995 I! 2 A találmány tárgya olyan eljárás és annak foganatosítására szolgáló berendezés, mely sokváltozós függvénnyel jellemezhető fizikai rendszer kimenőjelének minimalizálására ill. maximalizálására szolgál. Az eljárás legfőbb alkalmazási területei az olyan szabályozási feladatok, ahol a szabályozandó rendszernek egynél több bemeneté, egy vagy több kimenete van, és a kimenőjeleket kell a rájuk előirt értékekre beszabályozni és ott megtartani, vagy egy kimenőjel van, és azt minimalizálni vagy maximalizálni kell. Ilyenek például bonyolult ipari folyamatok (pl. kőolajlepárlás) irányítása, mozgó tárgyak (robot, repülő stb.) irányítása, termelési folyamatok minőségének maximalizálása, gépjárműmotorok üzem közben történő optimális beszabályozása stb. A sokváltozós függvények maximumának ill. minimunának megkeresését a szakirodalom gyakran szélsőérték-, ill. optimumfeladatként emliti. Az ismert eljárásokról és berendezésekről áttekintő képet nyerhetünk .Csáki, Hars: Automatika (Tankönyvkiadó, 1983)" könyvből, valamint a technika állását jellemző DE 2 637 620 és a WO 83-00069 nyomtatványokból. Ezek a megoldások a gradiens módszeren ill. a Gauss-Seidel módszeren, vagy azok variánsain alapulnak. Közös hátrányuk, hogy a szélsőérték (azaz a maximum vagy a minimum) megtalálásához szükséges idő a független változók számával lineáris arányban nő, mivel a gradiens kiszámítása ill. a szélsőérték keresése változónként külön-külön történik. Ezenkívül alkalmazásuk szükséges feltétele, hogy a függvény deriválható legyen. A .Benyó, Villányi: Az ADT3000-es analóg számítógép tesztelése (BME, 1980)' egyetemi jegyzet ismerteti a véletlen keresés módszerét, ami elvileg alkalmas arra, hogy az összes független változót egyszerre változtassuk, de a jegyzet szerint ez a módszer lassúbb a gradiens módszernél és a Gauss-Seidel módszernél. Számitógépes szimulációval és matematikai levezetéssel bizonyítható, hogy a módszer átlagos időigénye V~n arányában nő. Az ismert eljárások foganatosítására analóg vagy digitális számítógépeket alkalmaznak. A találmány célja egy olyan eljárás és azt foganatosító berendezés létrehozása, mely a sokváltozós szélsöérték feladatot a változók számától független sebességgel oldja meg, és amelynél a függvény deriválhatósága sem követelmény. A találmány alapját képező felismerés szerint a több változós rendszer kimenőjelének a bemenőjelek változása által okozott hatása egyidejűleg működő korrelátorokkal szétválasztható, ha minden bemenetre egymástól független zajt szuperponálunk. A berendezés alapja egy olyan önálló egységként gyártható áramkör, (a későbbiekben kereső modul) vagy mikroprocesszoros kártya, melyből annyi darab kell, amennyi a szabályozandó rendszer bemenetéinek a száma. Ennek alapján a sokváltozós szabályozási körök moduláris felépítése lehetséges. A kereső modulok mérőműszerekben, alakzatfelismerő rendszerekben, robotok vezérlőegységeiben, bonyolult rendszereket szimuláló számítógépekben kerülhetnek felhasználásra. A kereső modulokkal kiegészített számítógép az ún. nemlineáris korlátozásos szélsöérték feladat (vagy más néven nemlineáris programozási feladat) gyors megoldását teszi lehetővé. A találmány célját a legáltalánosabban olyan eljárással érhetjük el, melynek során az optimalizálandó rendszer minden bemenőjeléhez egy-egy, a többitől független bemeneti zajt adunk; előállítjuk az optimalizálandó rendszer kimenetén ennek hatására megjelenő zajos kimenőjel vagy annak zajkomponense és az egyes bemeneti zajok közötti ke.resztkorrelációt kifejező korrelációs jeleket; minden bemenőjelet a neki megfelelő korrelációs jellel arányos sebességgel változtatunk; ahol minden korrelációs jel előállításakor a neki megfelelő bemeneti zajt ugyanakkora késleltetésnek és/vagy fázistolásnak vetjük alá, mint amekkora késleltetést és/vagy fázistolást szenved ugyanez a zaj az optimalizálandó rendszeren való áthaladáskor, továbbá az említett lépéseket folyamatosan ismételve és a bemenőjelek vonatkozásában egyszerre végezzük. A találmány szerinti eljárásnál bemeneti zajként célszerűen sávkorlátolt fehér zajt alkalmazunk. Előnyös továbbá, ha a találmány szerinti eljárásnál a zajok amplitúdóját a céltól távol konstans értéken tartjuk, a cél közelében pedig vagy a céltól való távolsággal arányosra választjuk, vagy a korrelációs vektor abszolút értékének és a zajvektor abszolút értékének hányadosával arányosra választjuk; ahol a célhoz való közeledést célszerűen komparátorral figyeljük, az arányos amplitúdót a céltól való távolsággal vezérelt automatikus szintszabályozóval, a hányadosképzési osztó egységgel végezzük. Ebben az esetben a zajamplitúdót adott időállandóval késleltetve csökkentjük, amit célszerűen aluláteresztő szűrövei valósíthatjuk meg. A találmány szerinti eljárás megvalósításához a találmány szerint olyan, többváltozós rendszer kimenőjelének optimalizálására alkalmas berendezést javasolunk amelynél az optimalizálandó rendszer minden bemenetéhez egy-egy, a rendszer zajos kimenőjeléből optimalizált bemenőjelet előállító kereső modult csatlakoztatunk, ahol a kereső modul zajgenerátorból, összegzőből, korrelátorból és integrátorból áll. A zajgenerátor kimenete az összegző egyik bemenetére csatlakozik. A korrelátor kimenete az integrátor bemenetére van kötve. Az integrátor kimenete csatlakozik az összegző másik bemenetére; a korrelá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
