Устройство поиска параметров оптимального управления

 

Изобретение относится к вычислительной тегхнике и может быть использовано при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение эффективности технологического процесса. Устройство поиска параметров оптимального j.i- равления содержит входы 1, блок 2 оценки последствий принятого решения , блоки 3 обобщения первого уровня , блоки 4 установки весовых коэффиlJ eнтoв, блоки 5 датчиков ранга параметров, блок 6 обобщения второго уровня, блок 7 памяти, блок 8 сравнения вариантов решений, блок 9 управления датчиками ранга параметров, блок 10 запрета, выходы 11, вторые входы 12. 8 ил. с & сл го со vl о оо о cffuf.i

СОЮЗ COBETCHИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК (») i С о ч7/ i 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3913284/24-24 (22),1 7.06. 85 (46) 15.03.87. Бюл. В 10 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) А.A.Колесников, В.И.Финаев и В.В.Ьирко (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 549815, кл. С 06 4 7/122, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ПАРАМЕТРОВ

ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке автомати„„SU„„1297080 А1 зированных систем управления технологическими процессами. Пель изобретения — повьппение эффективности технологического процесса. Устройство поиска параметров оптимального Хправления содержит входы 1, блок 2 оценки последствий принятого решения, блоки 3 обобщения первого уров, ня, блоки 4 установки весовых коэффициентов, блоки 5 датчиков ранга параметров, блок 6 обобщения второго уровня, блок 7 памяти, блок 8 сравнения вариантов решений, блок 9 управления датчиками ранга параметров, блок 10 запрета, выходы 11, вторые входы 12 ° 8 ил.

1 1297

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение эффективности технологического процесса.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 — функ- 10 циональная схема блока оценки последствий принятого решения, на фиг. 3 функциональная схема блока обобщения первого уровня, на фиг. 4 — функциональная схема блока памяти, на 15 фиг. 5 - функциональная схема блока сравнения вариантов решений, на фиг. б — функциональная схема блока запрета, на фиг. 7 — функциональная схема объекта управления для рассмат- 20 риваемого примера, на фиг. 8 — функциональная схема блока сравнения ва-, риантов решений для рассматривемого примера.

На чертежах приняты обозначения: входы 1„-1„ устройства, блок 2 оценки последствий принятого решения, блоки 3 -3 „ обобщения первого уровня, блоки 4 -4 установки весовых коэффициентов, блоки 5, -5„ датчиков 30 ранга параметров, блок б обобщения второго уровня, блок 7 памяти, блок

8 сравнения вариантов решений, блок

9 управления датчиками ранга параметров, блок 10 запрета, выходы 11,-11„ устройства, вторые входы 12 -12 устройства, блок 13 математической модели, блок 14 сравнения, блоки 15 задания технологических ограничений, дешифратор 1б, элемент ИЛИ 17, выход 10 блока 18, первый вход 19, элемент

И-HE 20, распределитель 21, элементы

И 22, регистры 23, элементы ИЛИ 24, выходы 25 блока, вхоцы 2б, первый регистр 27, элемент 28 сравнения, элементы И 29, второй регистр 30, выходы 31, элемент 32 сравнения, элементы И 33, элемент НЕ 34, выходы

35 и Зб, элементы И 37, первый интегратор 38, квадратор 39, усилитель 40, 0 компар ат ор 4 1, второй инт егр ат ор

42, компаратор 43, первый 44 и второй 45 ключи, элемент НЕ 4б, регистры 47-19, усилитель 50.

Устройство поиска параметров оптимального управления работает следующим образом.

Исходная ситуация в виде сигналов х, ..., x характеризующих измене080 2 ния выходных параметров технологического процесса, с входа 1 устройства поступают на первые входы блока

2 оценки последствий принятого решения и на входы блоков 3 -3 обоб1 1 щения первого уровня. 1(ри этом в блоке 2 оценки последствий принятого решения физические величины х х„ параметров оценки, измеренйые на предыдущем шаге поиска экстремума параметра .управления, подаются соответственно на первые входы 1 -1 л блока 13 математической модели технологического процесса. Одновременно на вторые входы 12 — 12 блока 13 ма 1 тематической модели подаются физические величины у, ..., у вектора у от вторых входов 12 устройства.

Величины вектора у = у, ...,у ) соответствуют найденным значениям

m параметров управления на шаге t

Нлок 13 прогнозирует изменения выходных параметров технологического процесса при предполагаемых значениях параметров управления у „, ° .., у . С выхода блока 13 значения, (j I (i l п1 х, ..., х поступают на первые

1 и вхоцы блоков сравнения 14, ...,14 „ на вторые входы которых поступают напряжения с выходов блоков задания ехнологических ограничений 15,..., 15, соответствующие ограничениям" на выходные параметры технологического процесса.

Если значение выходного параметра

1 х„удовлетворяет технологическим ограничениям х; (x i x.

)мин - J - зм кс то с выхода блока сравнения 14 поступает на вход дешифратора 16 единичный сигнал . Если условие (1) не выполняется, то на выходе блока 14

4 нулевой уровень сигнала.

Если изменения выходных параметров технологического процесса для заданных значений параметра управления не выходят за пределы технологических ограничений, то на выходе 18 элемента H3IH 17 единичныи сигнал, т,е. блок 2 оценки последствий принятого решения характеризует величины параметров управления у . ..у.. как выбранные верно устройством поиска экстремума параметров управления„ В противном случае, если изменения выходных параметров отклонены

9 7080 4

50

3 12 от нормы, то на выходе 18 нулевой потенциал.

Одновременно с подачей сигналов

x,. .... х на выходы 1 блока 2 п оценки последствий принятого решения данные сигналы подаются на входы блоков 3; — З„обобщения первого уровня, в которых вырабатываются сигналы оценок макроситуаций по заданным критериям у...

В блоках установки весовых коэффициентов 4, -4„ численные оценки макроситуаций умножаются на весовые коэффициенты, величины которых подаются на вторые входы блоков 4,-4„ с выходов блоков 5,-5„ датчиков ранга параметров. 11ричем в i-м блоке установки весовых коэффициентов формируется сумма И; F; .

На входы блока б обобщения второго уровня поступают оценки макроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок б обобщения второго уровня по заданному критерию Р оценивает вариант решения, соответствуннций данному набору оценок макроситуаций. Величина оценки варианта решения данного такта запоминается в блоке 7 памяти, а затем сравнивается с оценкой на предыдущем. такте

F,. „ блоком 8 сравнения вариантов решения.

Величина критерия Р снимается с выходов блока б в виде двоичного кода, который в общем случае подается на входы блока памяти 7 и записывается в регистр 27. Если код регистра

27 больше кода регистра 30, то элемент 28 сравнения разрешает запись кода регистра 27 в регистр 30-на сле дующем такте. В блоке 8 сравнения вариантов решений элемент 32 сравнения сравнивает два кода, подаваемых на первую 26 и вторую 31 группы входов ° Если код, подаваемый на входы

26, меньше кода на входах 31, то на выходе элемента сравнения 32 не будет потенциала, а на выходе Зб блока 8 будет потенциал. В работу включается блок 9 управления датчиками ранга параметров.

Блок сравнения 8 работает следующим образом (фиг. 8).

На первый вход 2б поступает аналоговая величина F (потенциал напряжения), на второй вход 31 величина

F;, компаратор 43 при условии, если F,, < F,, имеет на выходе нулевой потенциал, а если F; > F имеет на выходе единичный потенциал.

Соответственно на втором выходе 35 блока 8 ноль, либо единица. Потенциалом с выхода компаратора 43 либо эпемента "E 46 открываются соответствующие аналоговые ключи 38 или 39, напряжение с выходов которых подается на входы аналогового элемента, собранного на регистрах 47-49 и усилителе 50 постоянного тока. Причем, на первом выходе Зб блока 8 присутствует максимальная величина критерия F.

Если на втором выходе блока 8 сравнения вариантов решения нулевой потенциал, то включается в работу

t блок 9 управления датчиками ранга параметров, который работает следующим образом (фиг, 3).

В регистрах 23 -23,р хранятся

11

m< наборов значений нормированных величин весовых коэффициентов ° Если на первый 19 либо на второй 18 входы блока 9 подан нулевой потенциал, то на выходе элемента И-НЕ 20 будет единичный потенциал и распределитель

21 включается в работу, т.е. если на i-1 такте работы устройства поиска экстремума параметра управления

30 потенциал был на j-ом выходе распределителя 2! и на i-ом такте работы получена величина Р; Р;,, то распределитель на (i+1)-ом такте переключится и потенциал будет на (j+1)35 ом выходе распределителя 21 а значеУ ния весовых коэффициентов. хранящиеся в регистрах 23, „ -23.,р, через соответствующие элементы И 22 и элементы ИЛИ 24 -24„ будут поданы

4 на входы блоков 5, -5„ датчиков ранга параметров. Причем k-разрядный код величины „.„, хранящейся в регистре 23 „,„р, будет подан через элементы И 22 на входы элементов

HJIH 24, -24 и через выходы 25, 1

25 блока 9 будет подан на входы соответствующего блока 5p. В блоках

5„ -5„ дискретные величины кодов нормированных весовых коэффициентов преобразуются в аналоговые величины.

Если на (i+1) ом такте величина

F.+, F;, то распределитель 21 блока 9 вновь перек iючится, и íà (i +

+ 2)-ом такте сигнал будет íà (j +

+ 2)-м выходе распределителя 15.

Аналогично описанному происходит запуск распределителя 21 в блоке 9 управления датчиками ранга параметров при появлении нулевого сигнала с блока 2 оценки последствий принятого решения.

Таким образом, значения весовых коэффициентов, как многомерные функций, будут выбираться для поиска экстремальных значений параметров управления, при которых выходные величины процесса удовлетворяют технологическим ограничениям.

Значения наборов d. çàíoñÿòñÿ в регистры 23 при настройке устройства, исходя из условия

Р е =1

Количество r наборов d. выбирается как компромисс между точностью поиска экстремума параметров управления и сложностью реализации блока 9.

При поступлении на управляющий вход 18 блока запрета 10 сигнала с выхода блока 2 (фиг, 6) на выходы 11 устройства подается код, соответствующий величине критерия оптимальности при заданном векторе у = у у, ..., у управляющих воздействия.

Предлагаемое устройство может использоваться при управлении объектами с ограниченными ресурсами управления, которые в процессе функционирования меняют режим работы, что ведет к необходимости изменения закона и структуры оптимального управления в соответствии с новыми значениями весовых коэффициентов d.p., ково 6

Формула изобретения

Устройство поиска параметров оптимального управления, соцержащее блок оценки последствий принятого решения, входы которого соединены с входами устройства и блоков обобщения первого уровня, выходы которых соединены соответственно с входами

Ю блоков установки весовых коэффициентов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами блоков ,датчиков ранга параметров, а выходы— с входами блока обобщения второго

15 уровня, выходы которого соединены соответственно с первыми входами блока сравнения вариантов решения и, через блок памяти — с вторыми входами блока сравнения вариантов реше20 ния, выходы которого соединены с входами блока запрета, вторые входы блока оценки последствий принятого решения соединены с вторыми входами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я

2 тем, что, с целью повышения эффективности технологического процесса, введен блок управления датчиками ранга параметров, вход которого соединен с вторым выходом блока сравнеЗО ния вариантов решения, второй входс управляющим входом блока запрета и выходом блока оценки последствий принятого решения, а выходы соединены с соответствующими входами блоков

35 датчиков ранга параметров. ;л иоо

751 г5, Р5

Л»

cS, 5г

tf, 5

Фг (Оив. 4 37у Я

+t Ф к фее,t

1297080

Составитель В.Башкиров

Техред N.Морг ентал Корректор И. Эрдейи

Редактор Т.Парфенова

Тираж б73 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изоГ>ретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1341

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4