ГЛАВА 13. ОПТИМАЛЬНЫЕ И АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ

§ 13.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Систему РА, обеспечивающую наилучшие показатели качества работы при заданных условиях, называют оптимальной. Качество таких систем оценивается выбранным критерием оптимальности. При синтезе оптимальных систем различают два типа задач. В задачах первого типа полагают, что структурная схема системы известна и необходимо лишь найти оптимальные значения ее параметров, обеспечивающих экстремальное значение выбранного критерия оптимальности. Подобные задачи уже рассматривались в гл. 8 и 9, где изложены методики выбора оптимальных регулируемых параметров из условия минимума интегральных оценок при заданном начальном состоянии системы, минимума суммарной средней квадратической ошибки при случайных воздействиях.

В задачах второго типа система неизвестна, и необходимо определить ее структурную схему и значения параметров, обеспечивающих экстремум принятого критерия оптимальности. Методы проектирования таких оптимальных систем при случайных воздействиях проанализированы в гл. 9 и 11, в которых полагали, что характеристики воздействий и объекта управления известны и не изменяются в процессе работы или их изменения являются допустимыми и поэтому можно ограничиться найденными расчетными значениями параметров системы. В действительности статические и динамические характеристики систем РА и действующие на них воздействия в процессе работы изменяются в широких пределах непредвиденным образом, т. е. системы работают в условиях неопределенности (неполноты) априорной информации о характеристиках воздействий и состоянии объекта управления (например, параметры пеленгаторов систем измерения угловых координат РЛС сопровождения могут значительно отличаться от расчетных значений). При этом в ряде случаев практически невозможно описать процессы, возникающие в системе из-за изменения условий работы, а иногда не известны и причины, под действием которых изменяются характеристики воздействий и параметры устройств системы.

Одним из возможных способов построения оптимальных систем РА при неполной информации о воздействиях и характеристиках устройств состоит в том, чтобы выбранная структурасистемы и ее параметры минимизировали критерий оптимальности при наиболее неблагоприятных условиях, например, в системах автосопровождения РЛС обеспечивали минимальную ошибку при максимальном уровне воздействий и минимальном отношении сигнал/шум. Такие оптимальные системы называют минимаксными.

Современные системы РА с целью повышения качества их работы в условиях неполноты априорной информации строятся как адаптивные системы, в которых в процессе работы системы автоматически определяется необходимая информация о текущем управляемом процессе и в нужном направлении изменяется структура и параметры системы. Современный уровень развития радиоэлектроники и вычислительной техники позволяет создавать подобные адаптивные системы.

Оптимальные системы РА классифицируются по различным признакам. Их можно разделить на два

основных класса: системы с постоянной настройкой (без адаптации) и адаптивные системы. Системы с постоянной настройкой в зависимости от вида критерия оптимальности подразделяются на:

системы оптимальные по быстродействию, где критерием оптимальности является минимум длительности переходного процесса;

системы оптимальные по точности, в которых критерий оптимальности — минимум ошибки или минимум какой-либо функции от ошибки.

Адаптивные системы в зависимости от способа адаптации делятся на:

экстремальные, в которых достигается режим, соответствующий экстремуму статической характеристики объекта управления, положение и значение которого неизвестны;

самонастраивающиеся, в которых требуемый оптимальный режим работы обеспечивается за счет автоматической настройки параметров системы;

обучающие, в которых оптимальный режим работы достигается в результате анализа и накопления информации о процессах в системе и автоматическом изменении ее структуры и параметров в зависимости от накопленного опыта.

Примерами адаптивных систем РА являются адаптивный пеленгатор РЛС, система управления антенной фазированной решеткой.