Многоканальный статистический оптимизатор
326550
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Соеетскиз
Сациалистическил
Республик к лвтоРскомь свидетельствь
Зависимое от авт. свидетельства №
М, Кл. 6 05Ь 13, 02
Заявлено 20.1У.1970 (№ 1432970118-24) с присоединением заявки №
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Приоритет
Опубликовано 19.1.1972. Бюллетень Хо 4
Дата опубликования описания 10.III.1972
УДК 621-523 (088.8) Автор ьт изобретения
Л. А. Растригии, Л. В. Сытенко и Е. 1. Иван
Заявитель
Институт электроники и вычислительной техники
АН Латвийской ССР
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ ОПТИМИЗАТОР
Устройство может быть использовано для решения задач многопараметрической оптимизации в комплексе с аналоговыми вычислительными машинами.
Известны многоканальные статистические оптимизаторы, содержащие блок реверса, генераторы случайных сигналов по числу каналов оптимизации, подключенные к соответствующему исполнительному механизму многомерного объема оптимизации, и блок опре- 10 деления знака приращения.
Принцип работы статисгического оптимизатора заключается в том, что шаг в пространстве оптимизируемых параметров выполняется в результате одновременного сообщения 15 всем параметрам постоянных (или случайных) по величине приращений со случайными знаками. В результате выполнения шага оптимизируемая функция многих переменных изменяется на случайную величину. Новое зна- 2О чение функции сравнивается с предыдущим значение. Если оно изменилось в нужном направлении, шаг считается удачным и выполняется новый случайный шаг. В противном случае шаг считается неудачным и происходит 25 реверс в исходное положение, после чего совершается новый случайный шаг. Два значения функции качества сопоставляют без точного учета разности этих значений, т. е. изменение функции оценивают знаковым способом. 30
Постоянство шага в процессе поиска в известных статистических оптимизаторах служит причиной уменьшения точности определения координат экстремума при заданной высокой скорости смещения к экстремуму. Если же путем уменьшения шага добиваться требуемой высокой точности определения координат экстремума, движение к экстремуму замедлится.
С целью повышения точности определения координат экстремума оптимизируемой функции при одновременном обеспечении высокой скорости смещения к экстремуму в состав предлагаемого многоканального статистического оптимизатора включен блок управления величиной шага поиска, вход которого связан с выходом блока определения знака приращения, и с выходом блока команд, а выходы подключены к каждому генератору случайных процессов.
Блок управления величиной шага поиска содержит реверспвный счетчик импульсов, подключенный к двум цифро-аналоговым преобразователям, к схеме управления реверсом счета и ко входам двух схем «И», другой вход каждой из которых связан с соответствующей входной клеммой блока, а выходы схем «П» через схему управления реверсом счета подключены ко входу реверсиьпого счетчика.
326550
При работе данного оптимизатора величина шага в пространстве параметров изменяется по определенному закону, в котором учитывается результативность шага. Величина шага, например, при минимизации, изменяется по следующему закону; если предыдущий шаг оказался удачным, следующий увеличивается, а если предыдущий шаг неудачен, следующий уменьшается. Вдали от цели удачные и»еудачные шаги в предлагаемом оптимизаторе равновероятны, и средняя величина шага не меняется. В раионе цели, где неудачные шаги более часты, шаг в среднем уменьшается, что повышает точность определения координат цели. Такая организация шага позволяет более точно отыскивать цель при обеспечении высокой средней скорости смещения к цели.
На фиг. 1 показана блок-схема многоканального статистического оптимизатора с изменением величины шага в процессе поиска (ввиду параллельности работы каналов оптимизации здесь показан один канал); на фиг. 2 — блок-схема блока управления величиной шага поиска.
Оптимизатор содержит блок 1 определения знака приращения оптимизируемой функции (преобразователь информации), блок 2 управления величиной шага поиска, генератор случайных сигналов 8, вырабатывающий последовательность случайных по знаку импульсов с изменяющейся амплитудой; блок команд 4, блок реверса 5, исполнительный механизм б, изменяющий значение параметра оптимизируемого объекта. Позиция 7 изображает многомерный объект с экстремальной характеристикой.
Блок управления величиной шага поиска содержит реверсивный двоичный счетчик импульсов 8, цифро-аналоговые преобразователи
9 и 10, схему 11 управления режимами работы счетчика 8, схемы «И» 12 и 18.
Ввиду параллельности действия каналов оптимизации рассмотрим работу предлагаемого статистического оптимизатора на примере одного канала, показанного на фиг. 1, Пусть на N-ном шаге поиска по команде, поступающей из блока команд 4, генератор случайных сигналов 8 вырабатывает HMnJJJlbc F(t )a(t ), знак которого «(1 ) случаен, а амплитуда а(tz) определяется блоком 2 в соответствии с результативностью предыдущего (М вЂ” 1) -го шага. Этот импульс воздействует на вход исполнительного механиз»a б, который изменяет соответствующий параметр Х> в блоке 7. На остальные (n — 1) параметров блока 7 одновременно воздействуют аналогинчым образом (и — 1) исполнительных механизмов, управляемые соответствующими генераторами случайчости. В результате изменения параметров изменяется оптимизируемая функция Q. Знак величины Qz — Яд определяется с помощью блока 1, Знак разности Qz — Ql, < характеризует результативность шага. Например, при минимизации Q = Q(X>, Х, ... Х„) шаг бывает удачным, если sign(Qz — Qx — )<0, и неудачным, если sign(Qx — Qx — l) )О.
Информация о slgnAQ> поступает в блок команд 4 и в блок 2 управления величиной шага. По команде из блока команд 4 блоке 1 запоминает значение Qz оптимизируемой функции. Затем, если signAQv)0, т. е. шаг неудачный, блок 4 выдает команду в блок реверса 5, где отрабатывается реверс, т. е. обратный шаг. При этом от блока 8 на вход блока 5 поступает импульс, знак которого противоположен знаку (1ь-), имевшему место на N-ном шаге. После этого блок 2 изменяет величину следующего (N+1)-го шага, т. е. управляет величиной a(tj), по следующему закону: если signAQ z<0, увеличивается
a (tel), а если si gnAQz) 0, a (t„+l) уменьшается, т. е. величина следующего (N+1)-го шага будет иной. Это изменение происходит следующим образом.
В реверсивном счетчике 8 (фиг. 2) хранится записанное в двоичной форме число Ах, соответствующее состоянию счетчика на У-ном шаге поиска. На выходах цифро-аналоговых преобразователей имеются одинаковые по величине, но противоположные по знаку напряжения a(ti), например, на выходе блока 9— положительное напряжение a(tl;), а на выходе блока 10 — отрицательное напряжение, т. е.— а(4 ). Блок управления величиной шага получает информацию из блока определения з1дпЛЯ в виде импульсов разной полярности.
Положительный импульс поступает из блока определения signAQ после неудачного шага, а отрицательный — после удачного. Эти импульсы через соответствующие схемы «И» (положительный импульс через схему «И» 12, а отрицательный — через схему «И» 18) поступают в схему 11 управления режимом счета, которая определяет режим счета импульсов, поступающих на вход а счетчика 8. На каждом шаге поиска на вход а поступает один импульс. При этом, если возбужден вход б (вход схемы «И» 12), т. е. на пего поступает положительный импульс из блока определения з1дпЬЯ при неудачном шаге, то число А, записанное в реверсивном счетчике 8, уменьшается. В результате этого следующий (И+1)-й шаг a(tl l) оказывается меньше
N-ного шага. Если íà N-ном шаге возбужден вход в (вход схемы «И» 18), то число, записанное в счетчике 8, увеличивается, а следовательно, увеличивается и величина a(t> l), т. е. в случае уда ного исхода N-ного шага следующий (N+1) -й шаг увеличивается. Схемы «И» задают ограничения, накладываемые на величины А1 и а(Ц). Когда пип(А} (Aj( (гпах(А), обе схемы «И» открыты, и сигналы нз блока определения signAQ поступают на схему управления 11. В случае выполнения условия min(A) =Aj закрывается схема «И»
12, а когда выполняется условие A j = max (A), закрывается схема «И» 18 и на схему 11 не воздействует отрицательный импульс, в результате чего число Aj не может увеличиться, 326550
Г
Риг 1
После изменения величины шага по команде из блока команд запускается генератор случайности, который вырабатывает следующий (N+1)-й случайный по знаку шаг величиной, равной а(/!ч+!), и работа оптимизатора повторяется.
Предмет изобретения
1. Многоканальный статистический оптимизатор, содержащий блок реверса и в каждом канале опти1!Изации, IHc;Io которых соответствует числу оптимизируемых параметров объекта, генератор случайных сигналов, соединелные с исполнительными механизмами объекта оптимизации, а также блок определения знака приращения, связанный с блоком команд, выходы которого подключены к блоку реверса и генераторам случайных сигналов, отличающ!!!!ся тем, что, с целью повышения точности оптимизации, ь него введен блок управления величиной шага поиска, входы которого соединены с выходом блока определения знака приращения и с выходом блока команд, а выходы подключены к генераторам случайных сигналов.
2. Оптимизатор по п. 1, отл!!чаю!!1!!!вся тем, 1р что блок управления вели щиой шага поиска содержит реверсивный счетчик импульсов, подключенный к двум цифро-аналоговым преобразователям, к схеме управления реверсом счета и ко входам двух схем «И», другой вход
15 каждой из которых связан с соответствующей входной клеммой блока, а выходы схем «11» через схему управления реверсом счета подключены ко входу реверсивного счетчика.
Редактор Б. Федотов
C(:станптсль П. Шелипов
Тскрсд Л. Евдонов
Коррсктор О. Зайцева
Заказ 506 17 Изд. ¹ 128 Тираж 448 Поди иск ос
ЦНИИПИ Комитета по делам изобрете|шй и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
