什么是自寻最优系统?

[拼音]：zixun zuiyou xitong

[外文]：self-optimizing systems

能自动搜寻输出的最优点并使输出保持在最优点附近的自动控制系统。这种系统中，至少存在一个在性能上代表最优工作状态的极值点，所以有时称为极值控制系统。当系统的最优点因各种原因发生漂移时,自寻最优系统仍可使系统的工作状态保持在新的最优点附近。自寻最优系统具有两个基本功能：

（1）实时地不断检测本身的工作状态，不断地对系统是否处于当时可能达到的最优状态作出判断。

（2）根据检测和判断所得的信息迅速地作出使系统趋向最优状态的调整。

实现自寻最优点功能的方法主要有切换、摄动、自导和模型定向等。

先让输入信号以恒定速度沿着使系统性能改善的方向变化,直到系统性能不再继续改善时为止。这时系统状态可能已越过最优点,但仍处在最优点附近。然后，再让输入信号以同样速度反向变化，重复同样的调整过程。不断地重复这种调整，就可能使系统的工作状态保持在最优点附近。输入信号作用方向的变化周期称为搜索周期，自寻最优系统的性能值只能在最优点附近变化而不能严格保持在最优值，这种偏差的平均值称为搜索损失。较长的搜索周期可使系统具有较强的抗干扰能力，但同时也加大了搜索损失。设计自寻最优系统时，应结合实际情况兼顾各方面的性能要求而选取适当的搜索周期。

这种方法是切换法的发展。其基本原理是：在系统的输入量 u(t)上附加一个周期性的探测信号(摄动量),例如正弦信号εsinωt。通过对混合输入信号u(t)+εsinωt作用下系统输出信号的分析,可以得到系统输出是否向最优点运动的信息。利用这个信息不断地调整输入量即可使系统向最优点运动。采用这种搜索方式时，可根据噪声特性、系统动态特性和对搜索损失的要求来确定探测信号的幅度和周期，以及是否需要采取移相措施等。

采用这种方法时不需要其他输入信号。将输出量对时间的一阶导数的实测值经积分作用后送入系统的输入端，以实现对极值点的搜索。取积分的目的是为了减弱或消除外界或内部随机干扰的影响。只要开始时输出量的变动趋势与寻优方向相符，系统就会自动趋向于最优点。具体设计这种系统时，必须考虑系统的动态特性对最优点的影响。

基本思路是建立一个能描述最优运动状态的数学模型（系统的最优点可由此模型确定），再根据这个模型用一定的算法找出所需的输入。为建立这个模型，可以先向系统输入一个试验信号，然后根据系统的输出数据用参数估计方法确定模型的各个参数。模型定向法需要较多的数值计算，用于在线控制时需要使用快速计算机。

参考书目

钱学森、宋健著：《工程控制论》，科学出版社，北京，1980。