Поисковая система

        управления, система автоматического управления (См. Автоматическое управление), в которой управляющие воздействия методом поиска автоматически изменяются т. о., чтобы осуществлялось наилучшее (в каком-то смысле) управление объектом; при этом характеристики объекта или внешние возмущения могут изменяться неизвестным заранее образом. Принцип автоматического поиска лежит в основе действия самоприспосабливающихся систем (См. Самоприспосабливающаяся система). П. с. существенно отличаются от следящих систем (См. Следящая система) и систем стабилизации без поиска (в т. ч. систем программного регулирования), в которых устраняется до допустимых пределов рассогласование между заданными значениями регулируемых параметров и их текущими или средними значениями путём воздействия на управляющие переменные x (t), зависящего от этого рассогласования; при этом требуется, чтобы отношение выходных параметров y (t) объекта управления к его входным параметрам x (t) не меняло знак:

        

         Однако для множества различных объектов, технологических и др. процессов типично то, что их статические и динамические характеристики могут изменяться произвольно. Таковы, например, полёт самолёта, процессы горения, многие химические реакции и др. При этом часто, наряду с нарушением условия (1), между целевыми функциями (характеризующими цель управления) и входным воздействием имеется статическая взаимосвязь экстремального вида. В таких системах количество начальной информации об объекте недостаточно для достижения цели управления. Естественный путь восполнения недостающей информации — определение её в процессе работы.

         Структурная схема П. с. показана на рис. Состояние объекта управления определяется управляющими воздействиями = [x₁(t),..., x_m (t)], внешними возмущениями = [f₁(t),..., f_k (t)] и выходными параметрами = [y₁(t), …, y_n (t)]. В П. с. входят: устройство формирования цели управления (УЦ), устройство организации поиска (УП) и органы управления (ОУ). УЦ состоит из измерительного и вычислительного устройств и по показателям состояния объекта вырабатывает показатель цели управления R̅[x (t)]. Функционал R̅[x (t)] может изменяться и перенастраиваться в зависимости от переменных 1(t), …, υ_i (t)]. УП включает устройства логического действия и зависимости от изменения R̅[x (t)]; оно вырабатывает командные сигналы , необходимые для приближения системы к заданному значению показателя цели управления.

         Поиск осуществляется следующим образом: на вход объекта подаются пробные воздействия и оценивается реакция на них объекта, проявляющаяся в виде изменения значения целевой функции R̅(t); далее в УП определяются те воздействия, которые изменят показатель цели в нужную сторону; вслед за этим вырабатываются и подаются на вход объекта соответствующие сигналы, т. е. прикладываются рабочие воздействия. Затем на объект управления снова подаются поисковые воздействия и цикл повторяется.

         Наиболее распространённые методы поиска: метод Гаусса — Зейделя, при котором последовательно отыскивается экстремум выхода по 1-й, 2-й,..., m-й координате входного воздействия; метод градиента, состоящий в том, что новое входное воздействие получается из предыдущего в результате движения системы по градиенту выходного функционала; метод случайного поиска, при котором используются пробные смещения в случайных направлениях; метод стохастической аппроксимации, состоящий в последовательном приближении к экстремуму с учётом результатов предыдущих поисковых шагов, с постепенным уменьшением размера шага.

         В первых П. с. требовалось отыскивать и поддерживать управляющие воздействия, обеспечивающие наибольшие или наименьшие (экстремальные) значения целевой функции (например, наибольшую дальность полёта самолёта, наибольший кпд устройства, наибольшую температуру в топке, наименьшую стоимость продукции и т.д.). Такие П. с. называются системами экстремального регулирования (См. Экстремальное регулирование) (СЭР) или экстремальными системами. Идея экстремального регулирования как нового направления в развитии систем автоматического управления впервые была выдвинута в СССР (В. В. Казакевич, 1944). Главное преимущество экстремальных систем состоит в том, что они не требуют значительной начальной информации об управляемом объекте, а также высокой точности измерительной аппаратуры, дающей текущую информацию об объекте, — эта аппаратура должна лишь иметь чувствительность, достаточную для характеристики тенденции (направления) изменения контролируемых параметров.

         Часто П. с. используется совместно с моделью объекта (см. Моделирование). В этом случае оптимальное значения параметров объекта выбираются методом поиска не на самом объекте, а на его модели. Затем значения этих параметров устанавливаются на объекте. Подобные системы применяют, например, для автоматического управления самолётом (автопилот).

         П. с. применяют также для стабилизации регулируемого параметра. Это необходимо в том случае, когда нарушается условие (1). При этом целевая функция может иметь вид

        

        (— заданное значение выходного параметра), причём П. с. должна отыскивать минимум R̅(t).

        

         Лит.: Казакевич В. В., Об экстремальном регулировании, в сборнике: Автоматическое управление и вычислительная техника, в. 6, М., 1964; Фельдбаум А. А., Вычислительные устройства в автоматических системах, М,, 1959; Красовский А. А., Динамика непрерывных самонастраивающнхся систем, М., 1963; Первозванский А. А., Поиск, М., 1970; Растригин Л. А., Системы экстремального управления, М., 1974.

         В. В. Казакевич.

        

        Структурная схема поисковой системы управления: ОУ — органы управления; УП — устройство организации поиска; УЦ — устройство формирования цели управления;