Устройство для определения запаса ресурса системы

 

Изобретение относится к области автоматизации и вычислительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством при необходимости определения оптимальных значений величины ограниченных ресурсов, расходуемых системой для определения времени устойчивого функционирования систем. Устройство также позволяет определять моменты времени начала контроля за ходом технологического процесса для обеспечения устойчивого функционирования системы в режиме использования ограниченного ресурса, вьщеленного на нейтрализацию возмущающих воздействий. Устройство содержит датчик 10 ресурса на нейтрализацию возмущающих воздействий, датчик 12ресурса на функционирование сложной системы, блоки 1-3, 14 нелинейностей, сумматоры4, 11, 15, 22, блок 13деления, блоки 7, 19, 24 сравнения , блоки 5, 18 умножения, элементы И 9, 20, 21, задатчик 17 уровня напряжения , генератор 23 линейно нарастакяцего напряжения, регистры 6, 8 сдвига, индикатор 16. 1 ил. л i (Л СлЭ О 00 О5 CfS гч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 07 С 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 993299 (21) 4018840/24-24 (22) 22.01.86 (46) 15.05.87. Бюл. У 18 (72) Д, В. Бакурадзе, В. П. Сугак, В. Н. Зубов, В. М. Жуков, В. Н. Рыбас и И. Г. Елсукова (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 993299, кл. 0 07 С 3/10, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА РЕСУРСА СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к области автоматизации и вычислительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством при необходимости определения QIITHMRJIbHblx значений величины ограниченных ресурсов, рас„Я0„„1310863 А 2 ходуемых системой для определения времени устойчивого функционирования систем. Устройство также позволяет определять моменты времени начала контроля за ходом технологического процесса для обеспечения устойчивого функционирования системы в режиме использования ограниченного ресурса, выделенного на нейтрализацию возмущающих воздействий. Устройство содержит датчик 10 ресурса на нейтрализацию возмущающих воздействий, датчик

12 ресурса на функционирование сложной системы, блоки 1-3, 14 нелинейностей, сумматоры 4, 11, 15, 22, блок

13 деления, блоки 7, 19, 24 сравнения, блоки 5, !8 умножения, элементы

И 9, 20, 21, задатчик 17 уровня напряжения, генератор 23 линейно нарастающего напряжения, регистры 6, 8 сдвига, индикатор 16, 1 ил, 1310863

НгФ + Ня

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизации контроля и управления производственными процессами, и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством, а также в научных исследованиях и технике, при необходимости определения сптимальг ных значений величины ограниченных ресурсов, расходуемых сложной системой, в том числе и временных, для определения времени устойчивого функционирования сложных систем.

Целью изобретения является повышение точности за счет определечия момента времени начала контроля за ходом технологического процесса для обеспечения устойчивого (нормального) функционирования системы в режиме использования ограниченного ресурса, вьделенного на нейтрализацию возмущающих воздействий.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные первый блок 1 нелинеиностей, второй блок 2 нелинейностей, третий блок 3 нелинейностек, первьгй сумматор 4, выход которого соединен с входом первого блока 5 умножения, выход которого соединен соответственно с входом первого регистра 6 сдвига и входом первого блока 7 сравнения, выход первого регистра 6 соединен со входом второго регистра 8 сдвига, выход которого соединен со входом первого блока 7, выход которого соединен с входом первого элемента И 9, а другой выход - с датчи-ком 10 ресурса на нейтрализацию воз-мущающих воздействий, выход которого соединен с входом первого элемента

И 9 и входом второго сумматора 11„ вход которого соединен со вторым датчиком 12 ресурса на функционирование сложной системы, а выход — с входом блока 13 деления, другой вход которого является входом устройства, а выход соединен со входом четверто-го блока 14 нелинейностей, выход которого соединен с входом третьего сумматора 15, выход которого соединен со входом первого блока 5, индикатор 16, вход которого соединен с выходом первого элемента И 9, при этом вход третьего сумматора 15 обь10

23

40 единен со входом первого сумматора

4 и является единичным входом устройства, вход первого блока 1 является входом устройства, задатчкк 17 уровня напряжения., второй блок !8 умножения, второй блок 19 сравнения, второй элемент И 20, третий элемент

И 21, четвертый сумматор 22, генератор 23 линейно нарастающего напряжения, третий блок 2 :.сравнения, при этом выход задатчика 17 соединен с входом второго блока 18 умножения, выход которого соединен с входом четвертого сумматора 22, а другой вход с выходом первого элемента И 9 и входом индикатора 16, другие входы которого соединены с выходами тпетьего блока 24, вход которого соединен с генератором 23, а другой вход — с выходом четвертого сумматора 22, другой вход которого соединен с выходами второго 20 и третьего 21 элементов И, причем вход второго элемента

И 20 соединен соответственно с одним входом второго блока 19 и выходом второго блока 2, а другой вход — с выходом второго блока 19, вход третьего элемента И 2l соединен соответственно со входом второго блока

19 и выходом блока 13, а другой входс выходом второго блока 19

Любые технологические процессы выполняются за счет расходования тех или иных ограниченных ресурсов . При этом часть общего ресурса вьделяется на непосредственное выполнение запланированного комплекса операций технологического процесса, а другая часть вьделяется в резерв (резервный ресурс) для чейтралкзацки воздействий, имеющих место в системе, Пусть задан общий запас ресурса представляющий в общем случае случайную величину, причем Б „ — случайное значение величины ресурса„ вьделяемое непосредственно на выполнение технологического процесса, на полезное. функцисни12сванке ложной систе— мы, à R< — неслучайная величкна;2есурса, вьделяемого на нейтрализацию возмущающих воздействий (выделенногo в резерв).

Время осуществления хода (длительности) технологического процесса в условиях возмущений зависит от вели1310863 чины общего запаса ресурса и определяется следующим образом: макс Р )Q(R„) Используя положение известной те(1) ории наиболее слабого звена получа5

У ем:

R04 — Rg пф где с(— средний расход ресурса на выполнение технологического процесса.

Длительность технологического процесса непосредственно зависит от величины R<, и как только резервный запас ресурса Вц исчерпывается на нейтрализацию поступающих возмущений, т ° е. R становится равным нулю, ход технологического процесса прекращается, так как вновь поступающие возмущения приводят к отказовому состоянию системы.

Пусть возмущающее воздействие для своей нейтрализации требует соответствующее количество единиц ресурса R ° В этом случае длительность технологического процесса является аргументом следующего условия:

Т„, = агру =В,, (2) где F — случайное значение величины возмущающих воздействий, требующее для своей нейтрализации заранее установленное допустимое ограниченное т значение величины R, при этом Т „, представляет собой случайную величину, зависящую от случайной величины

Таким сбразом, увеличивая R„, можно увеличить технологичность цикла (2), а увеличение R„ сказывается на уменьшении длительности техноло- 40 гического процесса. Случайное время

Q (Ru), равное длительности технологического процесса, зависит от R< и определяется из следующего условия. 45

При организации технологического процесса значение величины ограни- 50 ченного ресурса R выделенного в резерв на нейтрализацию возмущений, должно обеспечить максимум вероятности того, что случайное время

Q(Rg) полезного функционирования 55 сложной системы не менее некоторого заданного значения Q, .т.е. обеспечить

Q(R„) = мин 1Т„ ф(В„); Т2Ф (RH))%

P(Q(R„) > а") = P(T„ (R„) ), Q;

Т„ (RÄ) 7 Q ) =(1 — Р(Т„,)1 (3) (-"Р(Т„,)), где Р(Т„ ) = P(T,ф «Я ), Р(Т„ )

= P(T (Q+) — функция распределеМ

1 z ния случайных величин Т„ и T„ соответственно.

Таким образом, оптимальное значение величины ограниченного ресурса

В„, выделенного в резерв на нейтрализацию возмущений, воздействующих в ходе технологического процесса, определяется иэ условий обеспечения наибольшего значения выражения (3), т.е.

P = аг .макс (1 — P(TItô)j (4) . (1 — Р(Т„",)j) Для определения момента времени начиная с которого необходимо восполнить Е„, выделенный на функционирование системы за счет резервного ресурса R„, идущего на нейтрализацию возмущающих воздействий, необходимо определить интервал времени Т, в течение которого ресурс должен быть пополнен. Зная среднее время д1, требуемое на пополнение единицы ресурса, можем определить искомый интервал Т, т.е..Тр = „д °

Искомый момент времени определяется следующим выражением:

t = Q(R„)-Tg где (В.) =

= мин { T„ < (R „), Т (R „) ) Усгройство работает следующим образом.

В процессе функционирования любой сложной системы, в том числе в ходе технологического процесса, имеют место воздействия различных возмущений.

Поступающие на вход устройства возмущения в первом блоке 1 преобразуются в соответствующее значение величины ресурса, необходимого для нейтрализации этих возмущений, которое по1310863 ступает во второй блок 2, реализующий случайное значение времени по2 лезногд функционирования Т„р в условиях возмущений, а затем в третьем блоке 3 реализуется значение функции

2 распределения P (T«4 ) случайной величины Т„< . Одновременно с выхода вто2 рого блока 2 величина Т поступает на первые входы блоков 19 и 20, Зна2 чение Р (T ) поступает на второй вход первого сумматора 4, а с его выхода. величина 1 — Р (Т„ф ) поступа2 ет на первый вход первого блока 5, Одновременно с выхода второго датчика

12, выделенного на функционирование системы, поступает на второй вход второго сумматора 11, на первый вход которого поступает с выхода первого датчика 10 значение величины ресурса

Ня, необходимого на нейтрализацию возмущающих воздействий. Во втором сумматоре 11 вычисляется значение величины ресурса, предназначаемого на полезное функционирование сложной системы в условиях возмущений. Зта величина поступает на первый вход блока 13, где происходит деление на величину Ы, поступающую на второй вход блока 13 и характеризующую средний расход ресурса в единицу времени на полезное функционирование системы.

Таким образом, полученное в блоке 13 случайное значение времени полезного

< функционирования Т« поступает на вход четвертого блока 14, реализующе< го функцию распределения Р(Тц ) случайной величины. Кроме того, величина Тпф с выхода блока 13 подает< ся на второй вход второго блока 19 и первый вход третьего элемента И 21.

Значение Р(Т л.<, ) поступает на первый вход третьего сумматора 15 и вычитается из константы 1, поступающей на второй вход третьего сумматора

15, с выхода которого величина 1

P(T<

10 очередного значения R сравниваются между собой две величины I; „ и I.;, одна из которых соответствует текущему значению величины R „ а другая — предыдущему значению R „; „Если в результате такого сравнения окажется, что Т;, (I., то со второго выхода первого блока 7 выдается управляющий сигнал на первый датчик

10 на выдачу очередного значения

Б„„-,,„. В противном случае, т,е. при

Х;, 7t I- такой сигнал выдается с первого выхода. первого блока. 7 на разрешающий первый вход первого зле15 мента И 9 и значение величины R < соответствующее оптимальному значеа нию величины ресурса R, предназначенного на нейтрализацию возмущающих воздействий, с выхода первого датчика 10 через первый элемент И 9 поступает на первый вход индикатора 1б и вход второго блока 18, на первый вход которого поступает значение времени Pt, необходимое на выполнение

25 единипы ресурса. Полученная вс втором блоке 18 величина Тр = Б« 11 поступает на первый вход четвертого сумматора 22, Во втором блоке 19 после поступЗО ления в него величины Тд,<, и Тя

< происходит сравнение этих величин.

Если в результате сравнения окажет2 1 ся что Т„ < Тп,, то с пер го хода второго блока 19 подается управляющий сигнал на разрешающий второй вход второго элемента И 20 и значение

Т(<,<, с выхода:второго блока 2 через второй элемент И 20 поступает на второй вход четвертого сумматора 22.

В противном случае,, т.<.„ при Т(Т«,<,, 2 такой сигнал выдается со второго выхода второго блока 19 на разрешакщий второй вход третьег0 элемента

И 21 и значение Т с выхода блока

13 через третий элемент И 21 поступает на второй вход четвертого ..ум- . матора 22.

Иосле поступления в сумматор 22 значения. Т и минимального из значений

Т„ф и Т„ в сумматоре 22 определяется момент времени — (Т„ ф, Т„, ) — 1-,„., + < 2 начиная с которого необходимо восполнить ресурс, выделенный на нейтрализацию возмущающих воздействий.

Значение времени t с выхода сумма1310863,Формула изобретения

Составитель .Н. Ваганова

Редактор Н . Горват Техред N.Õoäàíè÷ . Корректор С . 1Чекмар

Заказ 5895/47 тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, уп. Проектная, 4 тора 22 подается на второй вход третьего блока 24, на первый вход которого поступает значение текущего времени 1„,5

В третьем блоке ?4 происходит

4. сравнение значений 1 и 1 „. Если в результате сравнения окажется, что

g+(g то сигнал с первого выхода тех третьего блока 24 поступает на вто- 50 рой вход блока 16, т.е. на ту его часть, где отражается нормальная работа. Б противном случае, т.е. при

t+ > +, сигнал со второго вьгхода

"тех

55 третьего блока 24 поступает на третий вход индикатора 16, извещая о том, что необходимо начать восполнение ресурса, затраченного на нейтрализацию возмущающих воздействий в размере RH единиц ресурса.

Устройство для определения запаса ресурса системы по авт. св. 55 - 993299, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности устройства путем определения времени начала восполнения ресурса, введены задатчик уровня напряжения, второй блок умножения, второй и третий блоки сравнения, четвертый сумматор, второй и третий элементы И и генератор линей.нонарастающего напряжения, восход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, первый и второй выходи которого подключены соответственно к второму и третьему входам индикатора, выход задатчика уров-ня напряжения соединен с первым входом второго блока умножения, выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход первого элемента И подключен к второму входу второго блока умножения, выход третьего блока нелинейностей соединен с первыми входами второго блока сравнения и второго элемента И, выход блока деления подключен к первому входу третьего элемента И и к второму входу второго блока сравнения, первый и второй выходи которого соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего элементов

И, выходы которьх подключены к второму входу четвертого сумматора.