Устройство для контроля динамики управляемых процессов цифровых систем

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, а более конкретно к средствам автоматического контроля сложных технических систем Цель изобретения - повышение досто ; верности контроля за счет выявления недопустимых управляющих воздействий. Устройство содержит с первого по третий , регистры 1-3,.с первого по третий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1444827 А 1 ао 4 0 06 Р 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ вава

r (21) 4286488/24-24 (22) 20.07,87 (46) 15,12.88. Бюл. У 46 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Н.Керчин, А.А.Ахтариев, ГС.Керчина и В.Н.Анненков (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1121651, кл. G 05 В 23/02, 1983 °

Авторское свидетельство СССР

9 1324038, кл. 0 06 F 15/46, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИКИ

УПРАВЛЯЕМЫХ ПРОЦЕССОВ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники, а более конкретно к средствам автоматического контроля сложных технических систем

Цель изобретения - повышение досто- . верности контроля sa счет выявления недопустимых управляющих воздействий.I

Устройство содержит с первого по третий. регистры 1-3, с первого по третий

1444827 блоки памяти 4 — 6, первую 7 и вторую 8 группы элементов СЛОЖЕНИЕ ПО

МОДУЛЮ 2, первую 9 и вторую 10 группы элементов И, с первого по третий элементы ИЛИ 11 — 13, генератор 14 тактовых импульсов. Код ситуации с дис« кретных датчиков объекта контроля заносится в регистр 1, в регистр 3 записывается код команды управления.

Пр двоичным векторам, выбираемым из блоков 5 и б памяти, определяется ситуация, когда на объект контроля

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к средствам автоматического контроля сложных технических систем.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля sa счет . выявления недопустимых управляющих воздействий.

Характерйой особенностью сложных 1О технических систем как объектов контроля является то, что состояние системы имеющимся набором двоичных признаков P = (Р; 1 характеризуется лишь с точностью до 15 некоторых подмножеств 8; множества возможных состояний. Такие подмножества принято называть ситуациями, а соответствующие им вектора значений двоичных признаков Р(8;).=(Р„,...,Р„) кодами. ситуаций. В отличие от состоя-; ний, управляющие воздействия в таких системах, как правило, контролируются пенностью и однозначно определяются кодом команды управления Э(()" )ее

=(dj s...,(I ). Неопределенность истинного состояния системы в ситуации

Б; и асинхронный характер протекающих в ней процессов ведет к тому, что и реакцию системы на управляющее ЗО воздействие U можно определить лишь с точностью до некоторого подмножества, множества возможных состояний системы. Поэтому для таких систем определить, какая ситуация возникнет на следующем этапе, если.в текущей ситуации S реализовано управляющее подана недопустимая команда управления, одновременно код ситуации предшествующего шага в регистре 2 поступает на второй блок памяти 4, из которого выбирается переходной инвариант и определяется ситуация недопус|тимой реакции объекта контроля.

В случае нарушений в работе объекта контроля значения в регистрах 1-3 блокируются, а на выходах соответствующих признаков устройства появляются сигналы ошибки. 1 ил, 2 воздействие Uj можно лишь с точностью до некоторого подмножества R(S;, U3) множества возможных ситуаций S=

=(S;) . Если U(S,) - множество управ ляющих воздействий U>, допустимых в ситуации S; то множество R(S )-=

=U R(S;, U)), I=(j U;6U(S>)1 одредег ляет множество допустимых переходов

8;- 8(, (Б„Ю К(8; ) ) . Для каждой ситуации

S; множества 0{81,} и К(8;,u;) могут быть определены априорно, на основании изучения технологии управления и ситуационной динамики управляемой ! системы. Пусть, R (S, } R(S;}08 переходным инвариантом контролируемой системы в ситуации S называется иразрядный вектор Q(8,), определяемый в соответствии с выражением

О{8;)=(RP(S;))V(3P(8 )), =jilS;< () rpe P(S, ) — код ситуации 8, Р(8; } - его инверсия;

Очевидно, что вектор 0{8;) содержит единицы во всех тех разрядах, которые совпадают для всех векторов P(Sj ) из R (S;). Необходимое условие кор--ректности ситуационной динамики (условие соответствия реализовавшихся переходов допустимых) в этом случае может быть описано выражением

Р(Б{й-1) )3(Я{8(й-1) ) =Р(8(й))фЯ(8(1-1) ) (2) или, что эквивалентно, но проще реализуемо технически, {Р{8(-1)}®Р{8(а-1))Р (8(Е-1)) О. (3) 1444827

55

Данное условие может быть сформулировано следующим образом: переход является недопустимым, если при допустимом управляющем воздействии

U F U(Sg) из ситуации S(t-1)=S, контролируемая система перешла в такую ситуацию S(t)=S<, что изменился хотя бы один из разрядов, определяемых переходным инвариантом (Б;) . В этом случае фиксируется нарушение нормаль" н6го функционирования контролируемой системы (критическая ситуация). Очевидно, что если U фН(Я;), то нарушение условия (3) не может служить свидетельством того, что система функ-. ционирует непредсказуемым образом, поскольку недопустимый переход может быть вызван недопустимым управляющим воздействием. Необходимое условие допустимости управляющего воздействия

U(t) может быть описано выражением (G(S(t))BD(U(t)))g,{G(S(t))V

VH{S(t)))=0, (4) где m — разрядные двоичные вектора

G(S;) и H(S, ) вычисляются для каждой ситуации S в соответствии с выраже) ниями

С(8; ) =gD{U;); H(S;)=g,D(U;);

Ijj(UjeU(S,)) (5) и сформулировано следующим образом— управляющее воздействие считается недопустимым, если код команды управления D(U(t)) содержит единицу (нуль) в том разряде кода, в котором все

Н ЕU(S(t)) содержат нули (единицы).

В случае нарушения этого условия фиксируется ошибка управления и блокируется дальнейший контроль допустимости перехода в соответствии с выражением (3) .

Очевидно, что разделение критических ситуаций на два принципиально различных класса — вызванных ошибками управления и вызванных ошибками ис-;: полнения, позволяет более эффективно осуществлять контроль ситуационной динамики, а следовательно, и обеспечить более высокую функциональную достоверность контроля.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 регистры, первый 4, второй 5 и третий б блоки памяти, пер. вую 7 и вторую 8 группы элементов

СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2, первую 9 и вто5

45 рую 10 группы элементов И, первый 11, третий 12 и второй 13 элементы ИЛИ, генератор 14 тактовых импульсов °

Для настройки устройства на информационную среду конкретного объекта контроля необходимо для каждой ситуации S;, встречающейся в технологическом цикле объекта контроля, определить множество допустимых управляющих воздействий Б($; ) и множество допустимых переходов R(S,). Затем в соответствии с выражениями (1), (5) вычисляются Q(S;), G(S,), H(S;) и по адресу, определяемому кодом ситуации r(S; ), в первый 4, второй 5 и третий 6 блоки памяти соответственно заносятся двоичные векторы 0(8,), С(8;), F(S;)=

=с(я; ) v H(s;) .

Устройство работает следующим образом.

Текущий вектор двоичных признаков

P(S(t)) (код ситуации), поступающий с дискретных датчиков объекта контроля на первую группу входов устройства, очередным тактовым импульсом заносится в первый регистр 1 и поступает на входы второго регистра 2, первые входы элементов СЛОЖЕНИЕ ПО

МОДУЛЮ 2 первой группы и входы второго 5 и третьего. 6 блоков памяти, в которых по соответствующему адресу находятся двоичные векторы S(S(t)) и Р(Б()). Одновременно в третий регистр 2 записывается поступающий на вторую группу входов устройства код реализуемой в текущий момент команды управления D(U(t)) . Во второй группе

8 элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 и элементов И 10 этот код поразрядно суммируется по модулю 2 с двоичным вектором G(S(t)) и логически умножается на вектор F(S(t)), которые выбираются из второго 5 и третьего 6 блоков памяти соответственно. Если при этом хотя бы на одном выходе элементов второй группы 10 сигнал имеет едияичный уровень, т.е. нарушается необ- ходимое условие допустимости управляющего воздействия (4) то на выходе признака ошибки управления устройства третьим элементом ИЛИ 12 формируется сигнал единичного уровня, свидетельствующий о возникновении ошибки управления. Этот сигнал, поступая на вход элемента ИЛИ 13, блокирует дальнейшее поступление тактовых импульсов на синхровходы регистров, блокируя тем самым контроль допустимости пере27 рого подключены соответственно к выходу признака критической ситуации устройства и синхровходам первого и второго регистров, информационные входы и выходы первого регистра соединены соответственно с первой группой информационных входов устройства для подключения контролируемой системы и с информационными входами второго регистра, которые подключены к первым входам элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 первой группы, вторые входы которых соединены с выходами второго регистра и с адресными входами первого бло. ка памяти, выходы элементов СЛОЖЕНИЕ

ПО МОДУЛЮ 2 первой группы подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соедине" ны с выходами первого блока памяти, входы и выход первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами элементов И первой группы и выходом признака критической ситуации устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет выявления недопустимых управляющих воздействий, устройство содержит третий регистр, второй и третий блоки памяти, вторые группы элементов И и элементов СЛОЖЕНИЕ ПО

МОДУЛЮ 2,,третий элемент ИЛИ, информационные входы третьего регистра соединены с второй группой входов уст; ройства, выходы третьего регистра подключены к первым входам элементов, СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 второй группы, адресные входы второго и третьего блоков памяти соединены с выходами первого регистра, выходы второго блока памяти соединены с вторыми входами элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 второй группы, выходы третьего блока памяти соединены с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к выходам элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 второй группы, выходы элементов И второй группы соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу признака ошибки управления устройства, выход второго эле мента ИЛИ соединен с синхровходом третьего регистра, третий вход второго элемента ИЛИ подключен к. выходу признака ошибки управления устройства.

Ф о р м у л а и з о б.р е т е н и я

Устройство для контроля динамики управляемых процессов цифровых систем, содержащее первый и второй ре- . 5p гистры, первый блок памяти, первую группу элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2, первую группу элементов И, первый и второй элементы ИЛИ и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом второго эле- мента ИЛИ, второй вход и выход кото5 14448 хода из данной ситуации. Если же условие (4) выполняется, то очередным тактовым импульсом в первый 1 и третий 3 регистры вновь заносятся код текущей ситуации Р($(с)) и код реали5 зуемой команды управления D(U(t)}, инициируя очередной шаг контроля. Код ситуации P(S(t-1)), записанной на предшествующем шаге, переносится при этом во второй регистр 2 и поступает на вторую группу входов первого блока 7 элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЗЮ 2 и на адресные входы первого блока памяти 4, где по соответствующему адре- 15 су выбирается переходный инвариант

Q(S(t-1)) ситуации S(t-1). В первой группе 7 элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ 2 и. первой группе 9 элементов И код текущей ситуации Р($(й)) пораз- 2р рядно суммируется по модулю 2 с кодом предшествующей ситуации P(S(t-1)} и логически умножается на переходный инвариант Q(S(t 1)), поступающий из пер» вого,блока памяти 4, т.е. вычисляется 25, правая часть условия (3}. Если хотя бы на одном выходе элементов И первой группы 9 сигнал имеет единичный уровень (если нарушается необходимое ус.— ловие корректности ситуационной дина- ЭО мики (3)), то первым элементом ИЛИ 11 формируется сигнал единичного уровня на выходе признака критической ситуации устройства, также блокируя прохождение тактовых импульсов на син- З5 хровходы регистров (анализ содержимого регистров может помочь в опреде.лении характера и причины возникновения критической ситуации). Появление сигнал на выходе признака критической 40 ситуации устройства свидетельствует о критической ситуации, связанной с неадекватной. реакцией объекта контроля на формируемые управляющие воздействия. 45