66
проверяемые последующего ограничения выполнять должны быть математической упорядочены по выбираются снижению
вероятности их каскадам нарушения; математическая такое упорядочение концептуальную иногда которые можно проводить
сопротивление автоматически в схем процессы решения вниз задачи.
изменение Процедуры ШЛП включают учетом обычно системный способы изменения устойчивые переменных,
многоуровневое ориентированные на решение является задач как процессы структурной, так и параметрической
всем оптимизации. выполнение Приведенные рекомендации по независимая построению выполняет процедур СДС
можно схемы использовать и при технике построении способов разделяемой локального систему изменения
дискретных директивную переменных. Для дополнительных изменения непрерывных использовать переменных, как
этапе правило, применяют акустическая различные могут алгоритмы локального представление поиска. могут Ниже указаны
однако наиболее позволяет предпочтительные.
В качестве передающих процедуры принципов глобального поиска наибольшей используется таким алгоритм
конкурирующих представление точек которым [14]. В основе входных этого языка алгоритма лежит этих принцип
схем эволюции популяции также живых иной организмов, находящихся в состоит ограниченном
требуется пространстве, например, на системе острове. В новой такой популяции создать резко требуется обостряется
конкуренция использовании между анализ отдельными особями. В произвел связи с достаточно этим в основу построение алгоритма
усилительных конкурирующих точек проведения положены выбор следующие положения:
позволяющую поиск способы глобального экстремума предлагается осуществляется алгоритм несколькими
конкурирующими представляют решениями( температурой точками);
условия относят конкуренции числом одинаковых для всех другие решений;
в модели определенные моменты сокращает некоторые" разработанных худшие" решения рассчитана бракуются(
отличие уничтожаются);
последовательный представляют локальный основе спуск каждого определяет решения( разработанных вначале грубый,
макетов затем стоимость более точный) группы происходит разработанном независимо от спуска каскад других выбранному решений.
Конкуренция между позволяет за языках счет отсева количественных решений, используются спускающихся в
локальные позволяющее экстремумы, иными достаточно быстро уровне находить системе глобальный экстремум в
сочетание задачах, для ограничения которых значение вида функционала, синтеза осредненное по области
ходе притяжения квалификацию глобального экстремума, случае меньше машинного значения функционала,
инициативе осредненного по виде всей области помощью поиска, а этот область притяжения гибким глобального
группы экстремума не слишком тоже мала.
67
управление Алгоритм конкурирующих используются точек — несколькими один из наиболее уровень простых и
операции эффективных по сравнению с элементов другими устройство распространенными алгоритмами
представления поиска формирование глобального экстремума. Так, возможностей например, указанным трудоемкость поиска (которой затраты
параметров машинного времени) по уровне этому каждая алгоритму на порядок каждой меньше по взаимосвязаны сравнению с
алгоритмом создаются случайного необходимости перебора локальных число экстремумов и на два моделирование порядка
меньше по разделении сравнению с которые методом Монте-Карло.
Для необходимостью удобства меньше изложения алгоритма выбранному решение экономии будем называть кнопку также добавляется точкой
(в многомерном схемы пространстве достаточно поиска) и независимо от одной того, ошибок решается ли задача
решении параметрической функционально оптимизации (3.4.1)—(3.4.4) или заключения задача здесь структурной
оптимизации задачей (3.4.6)—(3.4.9), выбираются будем обозначать его Х.
функциональной Алгоритм следующего конкурирующих точек в подавляющем общем которая виде включает характерных следующие
часто операции.
1. По процедуре СДС приведен синтезируется l (l = +
0
) обработка точек
j
X
(j = 1, ..., l), в
которых целью определяется опыта значение минимизируемой физической функции( плюсы критерия
сравнения). Из повышенной этих l критерий точек отбирается соответствии точек, представляют имеющих наилучшие элементов значения
которой критерия, которые в если дальнейшем анализ называются основными. одноразрядного Запоминается
время наихудшее значение сокращает критерия можно основных точек
0
. При данные этом существенно считается, что
совершен также нулевой приложениях глобальный (групповой) шаг объект поиска (t = 0).
процессе Таким образом, на t-м невозрастающую групповом интерфейс шаге поиска один имеем решения основные точки
tt
2
t
1
X,,X,X
, величина (3.4.10)
и, экономии соответственно, невозрастающую более последовательность структурный чисел
0
,
1
, …,
t
. (3.4.11)
2. наибольшей Каждая характеристики основная точка постановки делает шаг будем локального поиска, в характер результате разработка чего
точки отдельные (5.4.10) рекомендуемый переходят в новую напряженность последовательность
1t1t
2
1t
1
X,,X,X
. метод (3.4.12)
3. Синтезируется
t+1
изображено дополнительных требуется допустимых точек, ввод каждой из
проектирования которых разрешается поиска сделать t+1 связанных шагов локального создании поиска при быть условии, что
после разработанных каждого всем шага с номером (0 t) ее поэтому критерий не этих хуже, чем
соответствующий выбирает член заданной последовательности (5.7.11). При выявление нарушении адаптивных этого
68
условия питания точка акустическая исключается и не участвует в возможно дальнейшем большинство поиске глобального
считая экстремума. поток Таким образом, различных имеется q (q
t+1
) которая дополнительных точек,
иные сделавших t + 1 шаг схемы локального поиска:
1t
q
1t
2
1t
1
X,,X,X
, базы (3.4.13)
4. схем Среди точек определение (5.7.12) и помощью (5.7.13) отбирается встречным точек с приближение лучшими
критериями:
1t1t
2
1t
1
X,,X,X
, эвристические (3.4.14)
операции которые являются решения основными на (t + 1)-самым м групповом сложный шаге остальном поиска. Значение
выполнение худшего условный критерия точек из который последовательности программа (3.4.14) дополняет
собственных последовательность miсrоwirе (3.4.11) числом
t+1
.
5. время Цикл по пп. 2—4 сохранением повторяется до нахождения современные глобального проектировании экстремума по
заданным можно условиям опыта прекращения поиска. В принцип качестве поиска условий прекращения
принципиальной поиска независимо могут быть задача использованы, составные например, выполнение выполняющим заданного уровне числа Т
групповых глобального шагов.
число Считая параметры
i
меняющаяся независимыми от i, способную будем иметь объекта только два
другие настраиваемых параметра зависимость алгоритма; — проектировании число основных проектирования точек и — также число
дополнительных методология точек.
адаптации Проведенные исследования можно позволяют упорядоченные рекомендовать следующие
допустимые оптимальные элементов значения этих определенности параметров: = 2…3, = возможностями 12…18. Для простоты
меньшего реализации адаптацией алгоритма можно отсутствия брать число постоянные значения и .
В линейный качестве помощью процедуры ШЛП целесообразно укрупненного использовать объекты следующие
алгоритмы матрице поиска пользователь локального экстремума:
однако алгоритм базы случайного поиска в обоснованное подпространствах;
разбиение алгоритм случайного знания поиска с чтобы выбором по наилучшей литературе пробе;
выделим алгоритм сопряженных усилительных градиентов;
большого алгоритм Нельдера-Мида.
поскольку Рекомендуемый использовать алгоритм случайного даже поиска в наличие подпространствах можно
конструкции записать в синтез виде следующих понятие рекуррентных многоуровневое выражений:
69
1ii1i
XXX
;
hii
XX
при
0XgXfXf
ii1i
.
Здесь h — помощью число частью последовательно неудачных адаптация шагов выходной поиска;
1i
X
определяется по составляет формуле:
,1hXXприX
;0XqXfXfприX
;1hXX0iприa
X
1iii
ii1ii
1ii
1i
1i
где формирует а—максимальная величина важная рабочего важнейших шага поиска;
1i
— преобразование вектор внешних случайных чисел;
1ii1i
X,X,X
— определяется векторы очередь приращений на
(i-1)-, i-, (матрице i+1)-м состоящей шагах поиска;
hi1ii
X,X,X
— можно векторы, вида описанные по формуле
(1);
)X(f),X(f),X(f
1ii1i
— базе значения сила критериев качества позволяющий после технологии осуществления на
(i-1)-, i-, (многократном i+1)-го один шагов поиска.
проектировании Вектор доступ случайных чисел
,
;0,,0,,,,,0,,0
1i
L
1i
1k
1i
k
1i
L
1i
1k
1i
k
1i
где — интерполяции случайное другой равномерно распределенное характерных число, директивную выбираемое из
интервала [-1, 1]; k и L—ходе случайные используется целые числа, может распределенные на резисторы отрезке [1,
n] и упорядоченные критерий соотношением kL.
будет Имеются и другие различных модификации предыдущего этого алгоритма интерполяции [23], описывающий которые могут
задана оказаться набор более эффективными.
Как локальные можно возможностями заметить, ГА представляет существенно собой процедуре смешанный алгоритм, как для
могут поиска построении глобального экстремума, так и для выбору поиска быть локального. Это дает нам
этом возможность освещаются упростить схему изменить поиска можно глобально-оптимальных структур за даже счет
собственная использования в ней ГА как в качестве исчезает алгоритма СДС, так и в двухуровневого качестве
алгоритма ШЛП. обобщить Какие остальном плюсы и минусы опорными данной указывающее схемы? Плюсы — использовании простота
рассчитана реализации, универсальность. параметрам Минусы — по собственных сравнению со специальными
температурой алгоритмами СДС, технике которые будут заданный давать после гораздо больше наибольшей жизнеспособных
часто экземпляров, очень излучения уменьшится стоимость скорость работы более алгоритма []. исчезает Таким образом,
ГА соmрutеr предпочтительно также использовать в следующих расходы случаях: противоречивых простые случаи, в
70
выходной которых быть программирование специального большого метода отсутствия будет продолжаться выбором гораздо
литературе дольше, чем поиск управление решения связи даже медленным работой методом; структурный сложный случай, зависимость когда
мы задачи даже не знаем, с этих какой выделим стороны подойти к структурной задаче.
изделий Интересно также автоматизации отметить диалогом общие стороны ГА и стадию алгоритма отдельные случайного
поиска в рассмотрение подпространствах. Оба эти можно алгоритма при поиске схемы оптимума даже изменяют
не все возможные быстрее переменные, а прямой только часть их. Это, следующего казалось бы допустимой мелкое
усовершенствование, численном ведет к превышающей поразительным результатам — эти механизм алгоритмы в
объект среднем дают создаются трудоемкость температура нахождения решения на положение порядок максимальное ниже, чем метод
определенности сопряженных процессе градиентов и на два порядка числе ниже, чем вопросы метод случайного можно поиска
по выделим всему пространству содержание переменных. изменять Другими словами, эти одними алгоритмы
обладает используют одно из видны свойств соответствует нашего мира — преобразование независимость группы различных
подсистем даже объектов.
опорными Возвращаясь к основному качестве вопросу— часто интеллектуальным задачам, близкого скажем,
что сапр данные алгоритмы время ведут которой себя как опытные системы инженеры при одними поиске
неисправностей (элементов очень исчезает интеллектуальная по всем предлагается параметрам решается задача), и
соблюдают существующей заповедь — "описывающих никогда не трогать все магнитное сразу, мысленно только по очереди".
арту Поиск поразительным физических принципов очень действия( адаптация ФПД) технических область объектов и
разность технологий — один из данном самых модели высоких уровней наследование инженерного свойствах творчества,
позволяющий условий получать процессе принципиально новые концептуальную решения, если включая и пионерные
[8]. машинного Однако малоизученных разработка ФПД — это и наиболее максимальное сложная рисунок задача инженерного
разность творчества, следует поскольку человек количество вынужден позволяет варьировать и оценивать не наличие только
учетом конструктивные признаки, пошаговую обычно методология хорошо обозримые и неизвестные логически один увязанные
друг с сила другом. отображения Здесь приходится число абстрагироваться на наиболее уровне физико-
технических такого эффектов( различных ФТЭ), не всегда преобразует очевидных и выбор достаточно глубоко
разработки познанных. В принцип отличие от новых несколькими комбинаций внутренние конструктивных признаков
быструю мысленно множеств представить и оценить набора новые каскадам комбинации ФТЭ значительно класс труднее.
зависимость Главная трудность модели состоит в том, что линейная инженер обычно создать знает до 200, а
более достаточно свободно совместимость использует не процесса более 100 ФТЭ, хотя в процесс научно-технической
поиска литературе их описано данных более этапы 3000. Кроме прямой того, в возможности связи с возрастающими
обеспечения темпами разработка развития науки и выделим техники, такого число ФТЭ постоянно выбор увеличивается.
71
большинстве Таким образом, в помощью наше связи время у разработчиков решение новой подавляющем техники существует тогда очень
создавать большой и возрастающий правил дефицит заданный информации, необходимой для соответствии решения
моделирование задач поиска следующие новых ФПД.
лишь Излагаемые методы число автоматизированного сокращает поиска новых ФПД выбраны позволяют,
рисунок во-первых, в большой определенности мере процедуре устранить указанный определяют дефицит выявление информации по
ФТЭ; во-вторых, которой значительно случаях облегчить получение статистических новых метод работоспособных
комбинаций ФТЭ, т. е. точки новых ФПД заданным изделий и технологий.
В сложный основе методами этих методов регулирования лежит числом база знаний, в возможно которой параметров каждый ФТЭ имеет
задают трехуровневое соответствии описание.
1. На первом программные уровне память дается самое этапы короткое осуществляется качественное описание ФТЭ.
2. обобщить Второй каждая уровень — это стандартная характерных карта меньше описания ФТЭ размером в которых одну
учитывать страницу, где дается снижению наиболее последующего важная и легко используется обозримая прежде информация о ФТЭ
и его использовании в время технике.
3. этом Третий уровень связи описания если совместно с информацией организации второго область уровня дает
точек более которой подробное описание ФТЭ, этом объем структурной которого обычно таблица составляет квантования 5—10
машинописных итерациями страниц.
можно Существуют элементарные получения структуры ФПД, возникает которые основываются на
выбору одном ФТЭ. Для составляет поиска (синтеза) самым таких ФПД, поскольку определяют соответствие стоит между
приближение физической операцией, вычислительное которую этапов требуется реализовать, и ФТЭ, с возможность помощью
предлагает которого можно рациональную осуществить более такую реализацию.
матрице Если которой принять во внимание итерация формализованное квантования описание физической
представление операции и ФТЭ, могут можно отметить каскадов следующее проектировании соответствие компонент:
А
T
А, С
T
С,
где А и С — области входные и, система соответственно, выходные высоким потоки таблицы вещества, энтропии
и т.д.
Так, номер например, для анализ физической операции А
Т
— "функциональные сила", С
Т
— «максимальное линейная
деформация» содержанию будет параметры найден ФТЭ: закон самым Гука (А — приемах сила, напряжение; С —
72
двумя линейная рассматривать деформация, В—упругое гибким тело), на отсекать котором основаны метазнаний пружинные
связанных весы.
В технике собственных также которые распространен другой тип синтез элементарной традиционном структуры ФПД,
основанный на определяет многократном или работе суммарном использовании поэтому одного и среда того же
ФТЭ. Например, в конкуренция катушках используемые индуктивности каждый проектирования виток токовом проводника
реализует значением преобразование структура электрического тока в стадию электромагнитное содержанию поле.
Аналогичную позволяет структуру ФПД структур имеют аккумуляторные допустим батареи, естественно выпрямители,
конденсаторы, замены усилители и т. д.
осуществляется Однако большинство ФПД файл изделий уровне имеют сложную опыта структуру, в созданных которой
используется помощью одновременно помощью несколько различных ФТЭ. связи Синтез и выбраны работа таких
ФПД самими основывается на только следующем правиле этот совместимости ФТЭ.
Два выбор последовательно расположенных ФТЭ
(А
i
, B
i
, С
i
), (А
i+1
, В
i+1
, С
i+1
)
являются будем итерация считать совместимыми, синтез если надежности результат воздействия С
i
цикл предыдущего ФТЭ
связь эквивалентен входному разработчик воздействию А
i+1
наследование последующего ФТЭ, т. е. если С
i
и А
i+1
рисунок характеризуются такие одними и теми же предметно физическими других величинами и имеют
формирование совпадающие схемных значения этих способ величин.
Два пошаговую совместимых ФТЭ могут программного быть условия объединены, при этом вопросы входное
важная воздействие А
i
, будет обозначать вызывать отметим результат С
i+1
, т. е. получается эвристические преобразователь
А
i
B
i
(С
i
А
i+1
) В
i+1
С
i+1
(3вектор .7.15)
В связи с экране этим фрагментов дадим следующее значительное определение ФПД.
один Физическим принципом указанным действия ТО процессе будем называть создать структуру
этом совместимых и объединенных ФТЭ, связи обеспечивающих учета преобразование
заданного другой начального эффективности входного воздействия А
1
в оптимального заданный других конечный результат
(которыми выходной значений эффект) С
n
. Здесь статистических имеется в организации виду, что число автоматизации используемых ФТЭ не
считая менее n.
73
Уточним создавать понятие связи совместимости ФТЭ. Для имеющегося упорядоченные фонда ФТЭ области имеет
место три составные вида выполнения совместимости:
качественная состоянии совместимость по которые совпадению наименований главного входов и
синтез выходов (пример методология совместимости:« поэлементный электрический ток — электрический взаимодействие ток
»);
иными качественная совместимость по miсrоwirе совпадению практическом качественных характеристик
входные входов и допустим выходов (пример состоянии несовместимости:" будем электрический ток
переменный — знание электрический ток изучение постоянный");
количественная процесс совместимость по параметры совпадению значений базе физических
сила величин (пример модульном совместимости:" главная электрический ток постоянный I=10произвел А,
U=110зн ачение В — электрический ток подсистему постоянный I = если 5—20 А, U = 60—127 В").
элементов Поиск элементов допустимых ФПД. Опишем конструкции порядок также работы с системой
один автоматизированного обработка синтеза ФПД. Работа по математической поиску элементы допустимых ФПД
состоит из условий четырех следующим этапов.
1-й этап. формирования Подготовка разных технического задания. При схемы подготовке номер технического
задания работе составляют решение описание функции которые разрабатываемого ТО и его голосовыми физической
операции. всей Описание эвристический физической операции изолированные рекомендуется фо рмирование делать с учетом
обеспечивая синонимов в условия наименованиях «выходов» и «наиболее входов», т.е. в автоматически итоге может
характеристики получиться оптимального несколько вариантов математических операции. этом Если имеется соответствии словарь математических технических
функций, то эта параметров работа задают выполняется значительно математическая быстрее и следующих правильнее.
После процессе формулировки языках вариантов физической поле операции по аналогового компонентам А
Т
,
С
Т
, с помощью остальном словаря« полиморфизм входов» и «выходов» также описывают порядка совпадающие или
близкие по определяющая содержанию хорошо входы и выходы, т. е. возможностями выявляют понятие соответствия
(А
Т
А
1
), (С
Т
С
n
).
Наличие можно таких простых соответствий позволяет создавать сформулировать если одно или
несколько возможность технических технике заданий
А
1
С
n
. (3.4.16)
74
2-й использованием этап. переходный Синтез возможных ФПД. По требований техническому обеспечения заданию (3.4.16) ЭВМ
вектор выбирает из учетом фонда ФТЭ такие, у величина которых модели одновременно выполняются расширение условия
(А
J
А
1
), (С
J
С
n
).
Все эти ФТЭ также представляют ФПД, использующие гибким один ФТЭ.
выходной Далее из фонда ФТЭ рассматривать выбираются можно такие, которые сквозного обеспечивают
выбор выполнение условия
А
i
А
1
, i = 1,…., k (3быть .4.17)
или
С
J
С
n
, j = 1, …, m. качестве (3.4.18)
Из множеств ФТЭ переменных (5.4.17) и здесь (5.4.18) выбирают иерархическую такие помощью пары ФТЭ, у которых
концептуальной выполняется выбор условие пересечения
С
i
А
J
,
конструкции указывающее на то, что эти равными пары ФТЭ совместимы и видах образуют ФПД из трудности двух
ФТЭ по формуле устранению (5.4.15)
А
i
B
i
(С
i
А
J
) В
J
С
J
. поток (3.4.19)
Для множеств ФТЭ, обладает отобранных по диалога условиям (3.4.17) и лучшие (3.47.18), при
языках невыполнении условия соответствии (3.4.19) система проверяется возможность также образования один цепочек
из трех ФТЭ:
А
i
B
i
(С
i
А
t
) В
t
(С
t
А
J
) В
J
С
J
,
где i = 1,…., k, j = 1, …, m, t = 1, …, km..
75
значений Таблица 3.2.
схему Фрагмент словаря «отклонение входов»(« состоит выходов»)
№
п/п
Наименован
ие
"следующего входа"("
правила выхода")
Качественная
математическая характеристика
"какой входа" ("выхода")
акустическая Физическая таким величина,
характеризующая "могли вход" ("
набора выход")
Наименование
обозначение
1
поле
шагах Постоянное
разработанных Переменное
Однородное
этом Неоднородное
формирование Высокочастотное
Напряженность
своей электрического
сапр поля.
Разность
выбор потенциалов
ЭДС
2
после Магнитное
поле
чтобы Постоянное
правила Переменное
Однородное
могут Неоднородное
несколько Магнитная
индукция
основе Магнитный
любом поток
В
Ф
3
Электромагни
тное улучшенное поле
синтеза Ультрафиолетовое
Видимое
недостатки Инфракрасное
ходе Рентгеновское
Линейно
представить поляризованное
быть Эллиптически
поляризованное
позволяет Интенсивность
совместимость Частота
Длина действия волны
компонентов Амплитуда
S
А
4
Акустическая
каскады волна
позволяет Звуковая
Ультразвуковая
отклонение Частота
моделирование Мощность
излучения
следующие Интенсивность
f
Р
J
5
кнопку Сила
—
Сила
F
6
rеsistоr Температура
—
специфика Температура
T
Далее для тех же напряжение множеств передается проверяется возможность зрения образования структурный цепочек
из четырех и из верификацию пяти ФТЭ.
встречным Встречным наращиванием если цепочек процессе совместимых ФТЭ от А
1
до С
n
можно
целые получать рекомендации новые варианты ФПД, процессе включающие и многих большее число ФТЭ. режиме Однако
при широко числе ФТЭ, превышающем соответствии пять, таким резко возрастает рассматривать вычислительная
проектирования сложность такого предыдущего метода виде из-за комбинаторного рациональную характера определяет задачи и
существенного приложениях роста переходный числа анализируемых характерных промежуточных определяют вариантов. Кроме
внимание того, ФПД с физическая числом ФТЭ более своей пяти с плюсы практической точки качестве зрения число обычно не
относятся к который наиболее разработанный рациональным.
Изложенный взаимодействия алгоритм процессы представляет собой большой один из операции возможных простых
приходится способов предлагает синтеза ФПД. Можно многоуровневое использовать и поэлементный другие алгоритмы,
решение ориентированные на эксперт предварительно организованную таким базу получим данных по ФТЭ.