Устройство для выбора оптимальных решений

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1043673 з(ю с, 06 6 7/122

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЙЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (,21! 3457186/18-24

° °

22) 22.04. 82

46) 23.09 83 Бюл. У 35 (72) В.П. Бугров, Е.Я. Карповский, Н.Л. Коробейников, А.С. Редькин, В.И. Родионов, В. В. Сагач, В.H. Толмачев и А.А. Чернецкий

° ° °

53) 681, 335 (088.8)

56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

11 549815, кл. G 064 7/122 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 767778, кл. G 06 6 7/122, 1978 (прототип ).

54 57 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ОпТН»

ИЯЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ, содержащее исполнительный блок, блок датчиков оцени» ваемой ситуации, выходы которого под" ключены соответственно к входам блоков обобщения первого уровня, первые выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков установки весовых коэффициентов, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих датчиков важности параметров, выходы блоков установки весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами блока обобщения второго уровня, первый выход которого подключен к входу блока памяти, первый выход которого сое- динен с первым входом первого блока запрета, второй вход которого подключен к первому выходу блока идентифи" кации, группа входов которого соединена соответственно с вторыми вы" ходами блоков обобщения первого уров ня, второй выход блока памяти подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен с вторым выходом блока обобщения второго уровня, первый выход первого. блока сравнения подключен к.входу блока оценки последствий принятого решения, группа входов которого соединена соответственно с вторыми выходами блоков обобщения первого уровня, второй выход первого блока соавнения подключен к первому входу второго блока запрета, второй вход которого соединен с выходом блока оценки последствий принятого решения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, O е что, с целью повышения достоверности работы устройства, в него введены третий блок запрета, второй блок срав- С нения, блок задания зоны нечувстви.тельности и блок аварийной сигналиэа- ф ции, вход которого подключен к первому выходу второго блока сравнения

l второи выход которого соединен с первым входом исполнительного блока, подключенного вторым входом к выходу третьего блока запрета, первый вход О которого соединен с выходом второго ! блока запрета и первым входом второго CO блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока запрета, третий вход .второго блока сравнения подключен к выходу блока задания зоны нечувствительности, а ф второй вход третьего блока запрета соединен с вторым выходом блока идентификации.

1043673

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может найти применение в автоматизированных и автоматических системах управления, например электроэнергетическими установками.

Известно устройство для выбора оптимальных решений, содержащее бло" ки датчиков оцениваемой ситуации, выходы которых соединены со входами блоков обобщения первого уровня, 10 блоки установки весовых коэффициентов, входы которых подключены к выходам датчиков важности параметров и выходам блоков обобщения первого уровня блок обобщения второго уровня, выход 15 которого соединен со входом блока памяти, выходы блока обобщения второго уровня и блока памяти соединены со входами схемы сравнения оцениваемых вариантов решений, блок оценки г0 последствий принятого решения, блок запрета и исполнительный блок 1 ) .

Недостатком устройства является

его низкое быстродействие.

Наиболее близким по техническому 2. решению к изобретению является устройство для выбора оптимальных решений, позволяющее сократить длительность

1 процесса принятия решений, которое .содержит блок идентификации и блок запрета, выход которого подключен ко второму входу исполнительного блока, первый вход - ко второму .выходу блока памяти, а второй вход — к первому выходу блока идентификации, входы которого соединены с выходами блоков обобщения первого уровня, а второй выход подключен ко входу блока обобщения второго уровня (2 j .

Устройство позволяет выбрать опти 40 мальное решение путем классификации исходных ситуаций на типовые и нетиповые, причем для типовой ситуации принимается известное оптимальное решение, хранящееся в блоке памяти устройства, а для нетиповой ситуации выполняется поиск оптимального решения. Классификация исходных ситуаций на типовые и нетиповые позволяет повысить быстродействие за счет сок50 ращения среднего времени выбора решений, однако при этом снижается достоверность работы устройства.

Существует класс объектов, напри"

Мер электроэнергетические установки, 55 характеризующиеся повышенными требованиями к достоверности работы систем управления этими объектами, Достоверность функциоНирования устройства для выбора оптимальных решений можно повысить путем исполь зования типовых ситуаций и известных оптимальных решений для этих ситуаций, хранящихся в блоке памяти, для проверки работоспособности основных блоков устройства.

Цель изобретения - повышение достоверности работы устройства для выбора оптимальных решений путем использования типовых ситуаций и известных оптимальных решений для этих ситуаций для проверки работоспособности основных блоков устройст" ва, реализуемое с помощью сравнения текущего оптимального решения, принятого в данный момент времени для данной типовой ситуации, с известным оптимальным решением для этой типовой ситуации, хранящимся в блоке памяти устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее исполнительный блок, блок датчиков оцениваемой ситуации, выходы которого подключены соответственно ко входам блоков обобщения первого уровня, первые выходй которых соединены с первыми входами соответствующих блоков установки весовых коэффициентов, вторые входы которых подключены к вы" ходам соответствующих датчиков важности параметров, выходы блоков установки весовых коэффициентов соединены с соответствующими входами блока обобщения второго уровня, первый выход которого подключен ко входу блока памяти, первый выход которого соединен с первым входом первого блока запрета, второй вход которого подключен к первому выходу блока идентификации, группа входов кото"

oorr соединена соответственно со вторыми выходами блоков обобщения первого уровня, второй выход блока памяти подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока обобщения второго уровня, первый выход первого блока сравнения подключен ко входу блока оценки последствий принятого решения, группа входов которого соединена соответственно со вторыми выходами блоков обобщения первого уровня, второй.вы", ход первого блока сравнения подключен к первому входу второго блока запре10436

73 4 з та, второй вход которого соединен с выходом блока оценки последствий принятого решения, дополнительно введены третий блок запрета, второй блок сравнения, блок задания зоны нечувствительности и блок аварийной сигнализации, вход которого подключен к первому выходу второго блока срав- нения, второй выход которого соединен с первым входом исполнительного 10 блока, подключенного вторым входом к выходу третьего блока запрета, первый вход которого соединен с выходом второго блока запрета и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока запрета, третий вход второго блока сравнения подключен к выходу блока задания зоны нечувстви-. тельности, а второй вход третьего 20 блока запрета соединен со вторым выходом блока идентификации.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для выбора оптимальных решений; на фиг. 2 - вариант возможной функциональной схемы устройства.

Устройство содержит блок 1 датчиков оцениваемой ситуации, блоки 2 обобщения первого уровня, блоки 3 установ-з ки весовых коэффициентов, датчики

4 важности параметров, блок 5 обобщения второго уровня, блок 6 памяти, блок 7 сравнения (оцениваемых вариантов решения ), блок 8 оценки последст35, вий принятого решения, блок 9 запрета, исполнительный блок 10,- блок 11 идентификации, блоки 12 и 13 запрета, блок 14 сравнения, блок 15 задания эоны нечувствительности и блок 16 аварийной сгнализации.

Блок 7 сравнения представляет собой блок сравнения кодов, реализованный в виде комбинационной схемы

24 на логических элементах, выполняющих функцию И-НЕ.

Блок 9 запрета состоит иэ двух нуль-органов 25 и 26, релейных усилителей .27 и 28, реализованных на усилителях, а также усилителя 29 мощнос«ти. На вход одного нудь-органа 26 поступают напряжения Е К. и. м Q огн прогн, п, Если ) < ц .то принимаемое прогн

;решение не ухудшает исходной ситуа ции. В этом случае с выхода релейного усилителя 27 поступает сигнал, разрешающий обработку исполнительным механизмом (ИМ ) блока 10 величины рассогласования между U p и напряжением на реохорде 30, связанном с валом

ИМ. Для определения момента отработ.ки используется нуль-орган 25. Если .Л

1 и

U C 1 K.u то принимаемое ре »

npocs . 1 шение ухудшает оценку исходной ситуации, и с выхода релейного усилителя 28 поступает сигнал, запрещающий ИМ отработку рассогласования между Ц 23 и напряжением на реоЛДР хорде 30. В этом случае продолжается поиск лучшего варианта решения путем

Блок 5 обобщения второго уровня представляет собой аналого-цифровой преобразователь и состоит из нуль.органа 17 и релейного усилителя

18, реализованных на операционных усилителях 3-триггера 19, реверсив ного счетчика 20 и линейно-декодирующего преобразователя 21, представляющего собой набор резисторов с весами 50

8; 4, 2; 1. Суммарное напряжение

t1

О = U.

Е 11 11 на входе блока 5 и напряжение с выхо-55 да линейно-декодирующего преобразователя (ЛДП ) 21 сравниваются в нульбргане 17 и в зависимости от знака сравнения релейный усилитель 18 и

D-триггер 19 переключают счетчик 20 на сложение или вычитание импульсов

U „. Сложение или вычитание импульген сов в счетчике 20 происходит до тех пор, пока напряжение на выходе ЛДП

21 не станет равныч величине 0 . В момент равенства этих напряжений в счетчике 20 будет записано число в двоичном коде, пропорциональное величине напряжения U . Для защиты от помех применяется вход С в D-триггере 19, куда поступают стробирующие импульсы U cT ро °

Блок 6 памяти представляет собой регистр 22, к выходам которого подключен цифроаналоговый преобразователь в виде линейно-декодирующего преобразователя 23. В регистр 22 записывается информация из счетчика 20 в случае, когда на выходе регистра из блока 7 сравнения поступает сигнал. разрешающий запись.

5 1043 переключения значений весовых коэффициентов в датчиках 4.

Блок 11 идентификации представляет собой набор иэ и нуль-органов 31 и и репейных усилителей 32, реализован- ных на усилителях. На один их входов каждого из и нуль-органов 31 поступают напряжения К; Uj с выходов соответствующих операционных усилителей блоков 2. На второй 10 вход каждого из и нуль-органов поступают опорные напряжения Овп,, 1,1, причем 0оп- 1 0ол 2 ... >И „ „. ЗнаРения опорных напряжений

Uo„,, i = 1, и задают типовые ситуа- 15 ции принятия решений, поэтому, когда для некоторого 1 — го нуль-органа на входе справедливо равенство О .К.=

1 1

0цр, ситуация классифицируется как типовая), то на выходе соответст-20 вующего i --ro релейного усилителя появляется сигнал, равный значению логической единицы. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 33, сигнал с выхода которого подается 25 непосредственно на один из входов блока !2 и через элемент НЕ 34 - на один из входов блока 13 запрета.

Блоки 12 и 13 запрета представляют собой стандартные логические 30 элементы И, причем блок 12 запрета предназначен для коммутации выходного сигнала от блока 6 памяти с одним из входов блок 14 сравнения, а блок

13 запрета коммутирует выходной сигнал от блока 9 с одним иэ входов исполнительного блока 10.

Блок 14 сравнения состоит из нчльоргана 35 и релейного усилителя 36, и также иэ Й -триггера 37,единичное 4О состояние которого используется для подачи разрешающего сигнала на отработку исполнительным механизмом блока 10 величины рассогласования между

Uq q 23 и напряжением на реохорде 4>

30, связанном с валом ИМ. Нулевое состояние D-триггера 37 используется для подачи через усилитель 38, на вход блока 16 сигнала аварийной сигН 3 >4<> ó фиксирующего функциональный M отказ устройства. Величина зоны нечувствительности в нуль-органе блока

14 сравнения изменяется с помощью блока 15.

Блоки 2 обобщния первого уровня 5 реализованы на операционных усилителях 39 с резисторами 40 и 4! На входы усилителей 39 поступают сигналы от

673 б датчиков задания оцениваемой ситуации в виде напряжений Ui, 02,... U„

Выходы каждого иэ операционных усилителей блоков 2 подключены через датчики важности параметров 4, реа" лизованных в виде набора резисторов

42, ко входам блоков 3 установки весовых коэффициентов. блоки 3 установки весовых коэффициентов выполнены на операционных усилителях 43 с резисторами 44-45, на вход каждого из которых поступает напряжение Ц„ К;, где К; -коэффициент усиления соответствующего операционного усилителя блока 2, а на выходе образуется напряжение U „

11

= К; у; 0„, где „- множитель, задаваемый соответствующим датчиком 4 важности параметров. Напряжения с выходов каждого иэ блоков 3Ц.1.1, 012,... ...ц„„поступают на соответствующие входы блока 5 обобщения второго уровня.

Блок 8 оценки последствия принятого решения реализован на суммирующих операционных усилителях 46 с резисторами 47-48 и предназначен для выполнения прогноза методом экспоненциального сглаживания последствий принятого решения, На выходе блока 8 образуется напряжение Опр, равное прocí

t1

u„„„(1)Е: КV.+ V где М - коэффициент экспоненциального сглаживания, ) К . 0 - сумма напряжений, соот1 1 1 ветствующих заданной исходной ситуации, Uë п напряжение на выходе

ЛДП 23, соответствующее лучшему решению, записанному в блок 6 памяти.

Кроме того, нуль-органы 17,25, 26, 3.1, 35 включают резисторы 49 и 50, блок 7 включает усилитель 51 мощности и индикаторы 52. Кроме того, нульорган 25 включает потенциометр 53.

Исполнительный блок 10 включает ротор

54, катушки 55 и 56 индуктивности и конденсатор 57.

Устройство работает следующим образом.

Исходная ситуация в виде сигналов от блока 1 датчиков оцениваемой ситуации поступает на входы блоков

2 обобщения первого уровня, которые вырабатывают оценки макроситуаций

10436

7 (обобщенных ситуаций ). Важность. оценок макроситуаций учитывается с помощью блоков 3 установки весовых коэффициентов, величина которых задается датчиками 4 важности параметров. На входы блока 5 сообщения второго уровня с выходов блоков 3 установки весовых коэффициентов поступают оценки макроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок 10

5 оценивавт вариант решения, соот ветствующий данному набору (вектору) оценок макроситуаций, который запоминается в блоке 6 памяти и сравнива.ется с оценками других решений при помощи блока 7 сравнения.На выходе блока 7 сравнения вырабатывается сигнал, соответствующий оценке лучшего варианта решения в пределах заданной исходной ситуации, который поступает на вход блока 8 оценки последствий принятого решения.

В блоке 8 на основе оценки макроситуаций и найденного варианта решения исходная ситуация экстраполируется на заданный временной интервал и оценивается ситуация, полученная после экстраполяции. Если эта ситуация оценивается выше исходной, то с выхода блока 8 на один из входов блока 9 запре та поступает разрешающий сигнал и с блока 7 сравнения на вход блока 13 запрета и на вход блока 14 сравнения поступает сигнал, соответствующий лучшему варианту решения в пределах

3S заданной исходной ситуации с учетом оценки последствий принятого решения.

8 противном случае на вход блока

9 запрета с выхода блока 8 поступает запрещающий сигнал и продолжается поиск лучшего варианта решения с учетом последствий принятого решения.

Если исходная ситуация является нетиповой, то на второй вход блока

13 запрета с инверсного выхода блока, 11 идентификации поступает сигнал, который разрешает прохождение сигнала с выхода блока 9 запрета через

5лок 13 запрета на вход исполнительного блока 10, причем указанный сигнал соответствует лучшему вариан50 ту решения в пределах заданной исход" ной нетиповой ситуации с учетом оценки последствий принятого решения.

Если исходная ситуация является типовой, то одновременно с формированием сигнала, соответствующего лучшему варианту решения, реализуется проверка достовеоности функционирова"

73 8 ния устройства. C этой целью в уст ройстве используются блоки .14 - 16, которые предназначены для проверки совпадения (в пределах некоторой зоны нечувствительности, величина которой задается с помощью блока

15 ) типового решения, хранящегося для исходной типовой ситуации в блоке

6 памяти, с текущим лучшим вариантом решения в пределах заданной исходной типовой ситуации,. который формирует ся на выходе блока 9 запрета. Эта часть устройства работает следующим образом.

На входы блока 11 с выходов блоков

2 поступают оценки макроситуаций.

Блок 11 классифицирует заданную исходную ситуацию, соответствующую данному набору (вектору) оценок макроситуаций, и определяет принадлежность исходной ситуации к типовой или нетиповой. Если исходная ситуация принадлежит к типовым ситуациям,.то с инверсного выхода блока 11 на вход бло" ка 13 запрета поступает запрещающий сигнал, и блок 13 запрета не пропускает на вход исполнительного блока

10 с выхода блока 9 сигнал, соответствующий лучшему варианту решения в пределах заданной исходной типовой ситуации с учетом оценки последствий принятого решения.

При классификации исходной ситуации как типовой с прямого выхода блока 44 на вход блока 12 запрета подается разрешающий сигнал, и из блока 6 на второй вход блока 14 сравнения через блок 12 запрета поступает сигнал, соответствующий хранящемуся в блоке памяти лучшему варианту решения, для данной типовой ситуации. 8 блоке

14 сравнения выполняется сравнение этого сигнала с сигналом, поступившим на первый вход блока 14 с выхода блока 9 и соответствующим текущему лучшему варианту решения в пределах заданной исходной типовой ситуации.

При совпадении (в пределах заданной эоны нечувствительности 1обоих указанных сигналов, поданных на первый и второй входы блока 14, на его прямом выходе появляется сигнал, соответствующий лучшему варианту решения для данной типовой ситуации, который поступает на вход исполнительного блока 10. 8 противном случае (сигналы на первом и втором входах блока

14 не совпадают) на инверсном выяоде блока 14 появляется сигнал, который

9 1043673 10 поступает на вход блока 16 аварий- Устройство может использоваться ной сигнализации, фиксирующего Функ в системах управления автономными циональный отказ устройства. При электроэнергетическими установками этом на исполнительный блок lO не для решения задач выбора числа вклюпроисходит подача сигнала, посколь 5 ченных агрегатов, включения - отклю" ку блок 33 закрыт запрещающим сигна- чения потребителей, управления режилом с инверсного выхода блока 1I мами нагрузки агрегатов. идентификации, а на прямом выходе При этом предлагаемое устройство блока 34 сигнал отсутствует в связи по сравнению с известными отличаетв тем, что нет совпадения сигналов ся высокой достоверностью получения на первом и втором входах блока 14 оптимальных решений.

1043673

1043673

ВНИИПИ Заказ 7340/53 Тираж 70б Подписное

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проктная, 4