Устройство для классификации управляющих ситуаций

 

Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (симптомов , факторов). Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет реализации возможности осуществления поиска классов толерантности текущих управляющих ситуаций для различных полносвязных пространств (структур) толерантности. Устройство содержит регистр ввода, N регистров вывода, N блоков элементов И, N блоков сравнения, три группы из N блоков памяти, N счетчиков адресов , генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ и блок управления. Устройство осуществляет поиск классов толерантности текущих управляющих ситуаций для различных полносвязных структур (пространств толерантности ) по характеристическим векторам классов, последовательности извлекаемым из блоков памяти, и выдает на выходе код команды ситуации, соответствующей найденному классу, что позволяет достичь поставленной цели. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4801102/24 (22) 11.03.90 (46) 23.06,92. Бюл. М 23 (72) В.В,Омельченко (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1354223, кл. 6 06. К 09/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1278811, кл. 6 05 В 19/18, G 06 F 9/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР по заявке М 4479149/24, кл. G 05 В 19/18, 6 06 F 9/00, 30.08.88. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ

УПРАВЛЯЮЩИХ СИТУАЦИЙ (57) Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или

Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (симптомов, факторов).

Цель изобретения — расширение области применения устройства путем реализации возможности осуществления поиска классов толерантности текущих управляю„, Ы„„1742819 Al (st)s 6 06 F 9/00, 6 05 В 19/18 явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков(симптомов, факторов). Цель изобретения— расширение области применения устройства за счет реализации возможности осуществления поиска классов толерантности текущих управляющих ситуаций для различных полносвязных пространств (структур) толерантности. Устройство содержит регистр ввода, N регистров вывода, N блоков элементов И, N блоков сравнения, три группы из Nблоков памяти,,N счетчиков адресов, генератор тактовых импульсов, элемент

ИЛИ и блок управления. Устройство осуществляет поиск классов толерантности текущих управляющих ситуаций для различных полносвязных структур (пространств толерантности) по характеристическим векторам классов, последовательности извлекаемым из блоков памяти, и выдает на выходе код команды ситуации, соответствующей найденному классу, что позволяет достичь поставленной целй. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. щих ситуаций для различных полносвязных пространств толерантности.

О

На фиг.1 изображена функциональная схема устрсистаа для классификации управЬ ляющих ситуаций; на фиг.2- функциональное построение блока управления; на фиг.3 — условная схема классификации; на фиг.4-6— временные диаграммы работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит регистр 1 ввода, блоки 2>-2д элементов И, блока 31-3и памяти, блоки 41-4и сравнения, блоки 5> — 5н памяти, счетчики 6 -би адресов, блоки 7 — 7н памяти, регистры 81-5q вывода. элемент ИЛ И

1742819

9 на N входов, блок 10 управления и генератор 11 тактовых импульсов, Блок управления (фиг.2) содержит первую группу N элементов И 121 — 12N, элементов ИЛИ 131-13д и вторую группу элементов

И 14 — 14м, вход 15, группу входов 16 — 16н, группы выходов 171-17(ч и 18 — 18N.

Пусть задано некоторое множество ситуаций по представлению сложного объекта наблюдения и определена на нем система подмножеств (St, Sz, ..., Sg), SJ Е $, J = 1;N, которая образует покрытие множества S. Если существует хотя бы пара таких подмножеств

Sl и SJ, что при = J $ A $)ФФ,Ц$) = S, то подмножества SJ называются классами толерантности ситуаций SJ = ($),1, $р, ..., SJ,®), т

Представление классов толерантности

SJT в виде характеристических (собственных) векторов для всего многообразия опи. сываемых объектов и явлений определяется в общем случае видом толерантности, т,е. характером (особенностью) покрытия исходного множества S. Характер покрытия множества S зависит от вида (класса) структур (пространств толерантности), используемых для описания и представления исследуемой предметной области.

Одной из наиболее распространенных базовых структуртолерантности(пространств толерантности) являются так называемые полносвязные структуры. Практическое приложение использования подобных структур, например для области информационно-вычислительных сетей, применяется при описании полносвяэных структур по принципу

"каждый с каждым".

В качестве основной структуры представления пространств толерантности при классификации управляющих ситуаций в отличие от известного используют так называемыее пол носвяэн ые структуры (пространства толерантности).

Для классов толерантности S с полносвязной структурой для двумерного случая (фиг.3) представляется целесообразным выделить следующие классы толерантности S

= (< SJ >, < $),)+1 >, ..., < $1т, ..., N > ).

Характеристическими векторами класса Sj называется пара векторов hj u gj (соответственно прямой и обратный), таких, что выполняются соотношения

hJт St hJT, hJT, St= St, У StáSJ

gJ h ST = St: 9) v St = Щ, .(1) где $ — двоичный вектор t-й текущей ситуации класса SJ . т

Характеристическими векторами класса

$),)+1 называются векторы hJ, hJ+t и g J, g J+t т т т такие, что выполняются соотношения (hl n hi+>)aS! =(h> ë(h ); (h д h + T) vQ = $«j (gJ 4 gJ+1 МЬ = Ь (gJ h gJ+1 )ч$ =(9) Л Щ+Д

Р)

10 где $ -двоичный вектор -й ситуации класса

„т.

Характеристическими векторами класса

S1 ..., N называются векторы ht, ..., hg u

gt ..., уч такие, что выполняются соотно15 шения (hiтл...лймтт)л$ "(ht л. лЬ 1);(hfTn...nbaò)уэ -Зг; (gt л ...лЯм )hst-s ; (gt л ...nght )vst-(gt л-ЯЯм ), 20 (3) где St — двоичный вектор t-й ситуации класса

$1,...,N

Условие принадлежности ситуации St к

25 соответствующему классу толерантности S с целью идентификации истинного состояния в общем случае описывается следующим логическим выражением:

30 Sth(hJ v gJ ) — hJT J =1,N;

Stn(hJTv g)n(hJ+t v gJ+t )= hJ n hJ+, $,л(ЬД gtт)л...h(hip (hN ) =h1 Лhz h ......AhN . (4)

Условие (4) с учетом предлагаемого алгоритма поиска классов толерантности текущих управляющих ситуаций для полно40 связных структур может быть реализовано следующим образом.

Ситуация St принадлежит классу SJ, т

j = 1,N в том случае(фиг.4), если код ситуации

$ имеет единицы во всех разрядах, в кото45 рых единицы имеет hJT, и не имеет единиц во всех тех разрядах, в которых единицы имеет gJT

Ситуация St принадлежит классу $ц+1 т в том случае (фиг.5), если код ситуации St

50 имеет единицы еу всех оазрядах, в которых единицы имеет hJ и hJ+t, и не имеет единиц во всех тех разрядах, в которых единицы имеет 9) и gj+1, т.е, SJJ+1 = SJ и $)+)

Т Т Т Т

Ситуация $ принадлежит классу $1 „дт

55 в том случае (фиг.б), если код ситуации $ имеет единицы во всех разрядах, в которых единицы имеет ht, hz ..., М, и не имеет единиц во всех тех оазрядах, в которых единицы имеет ät, ц2, ..., QQ, т,е, $1, .... N т т

= $,Ъъ A...ËS.. -"

1742819

Если для любой. пары классов

S, $, ф Ф д выполняется h hh = h или т т т т т

g>g о Ф g, то класс ситуации может быть т т т однозначно определен из условия (4), без последовательного просмотра всех ситуаций.

Устройство работает следующим образом.

Двоичный вектор (код ситуации St) от 10 объекта классификации, например, с груп. пы двоичных датчиков, установленных на объекте, поступает на информационные входы регистра 1 ввода. В момент окончания поиска предыдущего класса ситуации St на входах 161-16N (или одном из них) блока

10 управления появляется сигнал с уровнем логической единицы с блоков 41-4N (или одного из них) сравнения, открывающий элемент И 121-12N (или один из них) в блоке 20 управления. По заднему фронту очередного импульса от генератора 11 происходит запись кода оцененной (идентифицированной) ситуации $1 с блоков 71 — 7ц (или одного из них) памяти е регистры 81 — 8и вывода (или 25 .одного из них) и кода текущей ситуации Sc в регистр 1 ввода. Если класс кода текущей ситуации совпадает с классом кода ситуации, записанной на предыдущем такте, то с блоков 41-4и сравнения (или оДного из рих) 30 по-прежнему поступает сигнал с уровнем логической единицы, и.процесс повторяется, пока не изменится класс текущей ситуации. Все это время в регистрах 81-8N вывода (или одном из них) сохраняется 35 прежний код оцененной ситуации. ..При изменении кода текущей ситуации, меняющего класс. ситуации, снимается логическая единица с входов 161-16N (или одного из них) блока 10, запираются элементы 40

И 121-12и (или один из них), прекращая запись информации в регистр 1 ввода и регистры 81-8м вывода (или один из них), а по заднему фронту сигнала на выходах 171—

17N (или одном из них) блока 10, формируе-. 45 мых элементами ИЛ И 131 — 13й и элементами И 141-14ц (или одним из них), наращивается на единицу содержимое счетчиков 61 — 6N (или одного из них). Далее по заднему фронту импульсов генератора 11, 50 поступающих через элементы И 141-14N (или одного из них) на выходы 171-17ы (или .один из них) блока 10, содержимое счетчиков 61 6N (или одного из них) адресов продолжает наращиваться, обеспечивая 55 последовательную выборку информации из блоков 51-5и, 31-Зы и 71-7и памяти (или некоторых из них). При этом для ситуации класса Sj, J 1,N из блоков 5),3 и 7) памяти выбирается вектор h), вектор fj - (ЬД о) ) и код оцененной ситуации Sj соответственио. Аиалогичир а случае ситуации класса

81,Г+,J-1,ГЦ иаблокоабк б ис Зк ЭИг иук 7Гм памяти аыбираготся векторы h, hy), лекторы f) = (Ь) y g) ), )+1 - (h +1 vgJ+1 ) L1 код оцененной ситуации Sj д $) соответственно. И, наконец, в случае ситуации класса

S1, ..., N из блоков 51 — 5н,. 31-3N и 71-7N т памяти выбираются векторы h1, ° . °, hN, вектотоы f1, ... 1д и коДы. оЦененной ситУаЦии т т

Syh ...ASN соответственно, Вектор fj (или

f1, fZ, ...) поразрядно умножается на вект тор текущей ситуации $ в блоке 4 (или 41, 4, ...) сравнения, где происходит соавнение полученного вектора с вектором h) (или h1, . hz, ...) т.е. определение (идентификация) класса ситуации в соответствии с выражением (3).

Счетчики 61-6м адресов работают цик- лически, обеспечивая последовательную выборку всех векторов h1, ..., hN векторов т т

f1, .... fN и всех кодов ситуаций $1 . ° °, SN ° т т

При совпадении вектора Sth (t y g) ) с вектором h) на выходе блока 4) сравнения формируется сигнал с уровнем логической единицы, который разрешает запись кода ситуации S в регистр 8) вывода и запись т кода новой ситуации $1 в регистр 1 ввода, После этого процесс повторяется.

Временные диаграммы, поясняющие . работу устройства при различных вариан.тах, т.е. при отнесении анализируемой текущей ситуации Sc к классам толерантности

S, приведены соответственно на фиг.4-6.

Быстродействие устройства определяется временам запаздывания команды 1зап.

= (Ьап1.." Ьауу.й), КОтОрОЕ яВЛявтСя eenWWной переменной. Предельное быстродействие устройства ограничивается задержками

Ь t1 — AtN (Лt1 — htN), обусловленными распространениям сигналов в блоках 21-2ц, 31-3м,-41-4м и 51 — 51ч и ограничиваЮщих частоту генератора 11 импульсов, Настройка предлагаемого устройства на конкретную предметную область классификации осуществляется заданием для каждой. ситуации $ь встречающейся при описании объекта классификации, своего кода (идентификатора) ситуации. Эти коды не записываются в память непосредственно, а группируются в классы толерантности

$у в соответствии с принятой схемой классификации. Для каждой группы (класса) ситуаций вычисляются характеристические векторы

hJ™М gl - $ь-1Л1

0ч у hj+1 ) -n(sj n ski ): (щ и а1 ) -у (эйзен ): п у, т) „(з т зб,т».(т т) Щтл >sh, (sp

1742819

При этом для сложных объектов классификации могут появиться два неразличимых класса $,и S>, имеющих одинаковые хат т рактеристические векторы. В таком случае следует разделить один из классов на два, например $ и $, группируя ситуации т таким образом, чтобы обеспечить несовпадение характеристических векторов класса (при этом возможно дублирование кода ситуации S . Если все классы S, - 1,N различимы, то информация о соответствуют т щих каждому классу векторах hj, f и соответствующих кодах ситуаций S заносится т в адреса соответственно блоков 51-5м, 31-Зи и 7i-7и памяти. После этого устройство готово к работе.

Формула изобретения

1. Устройство для классификации управляющих ситуаций, содержащее регистр ввода, информационный вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом первого блока элементов И, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, а выход соединен с первым тактирующим входом блока управления, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй блок памяти, выход которого соединен с вторым входом первого блока элементов И, первый регистр вывода, третий блок памяти, выход которого соединен с информационным входом первого регистра вывода, выход которого является первым выходом устройства, первый счетчик адресов, выход которого соединен с адресными входами первого, второго и третьего блоков памяти, счетный вход счетчика адресов соединен с первым выходом первой группы блока управления, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что, с целью расаирения области применения устройства за счет реализации возможности осуществления поиска классов толерантности текущих управляющих ситуа ций для различных полносвязных пространств толерантности, в него введены

N-1 блоков элементов И, три группы из N — 1 блоков памяти, и — 1 счетчиков адреса, N-1 регистров вывода и элемент ИЛИ, первый входы N-1 блоков элементов И соединены с выходом регистра ввода, вторые входы соединены с выходами N-1 блоков памяти перО вой группы, а выходы соединены с выходами

N-1 блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами N-1 блоков па- . мяти второй группы, а выходы соединены соответственно с второго по N-й тактирующими входами блока управления, выходы

N-1 блоков памяти третьей группы соединены с информационными входами N-1 регистров вывода, выходы которых являются соответственно с второго по N-й выходами устройства, адресные входы N-1 блоков памяти с первой по третью группы подключены к выходам N — 1 счетчиков адресов, счетные входы которых соединены соответственно с второго по N-й выходами первой группы блока управления, тактовые входы

25 всех регистров вывода соединены соответственно с первого по N-й выходами второй группы блока управления и с первого по N-й входами элемента ИЛИ, выход которого со единен с тактовым входом регистра ввода.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления содержит N

„элементов ИЛИ и две группы из N элементов И, причем вход синхронизации блока управления подключен.к первым входам N элементов ИЛИ и N элементов И первой и

35 второй групп, à N тактирующих входов— соответственно к вторым входам N элементов И первой группы и N элементов ИЛИ, выходы N элементов ИЛИ подключены соответственно к вторым входам N элементов И

40 второй группы, выходы которых являются N выходами первой группы блока управления, а выходы N элементов И второй группы являются N выходами второй группы. блока управления

1742819

1742819

/5

17..

1742819

1742819

1742819

Фиг. 6

Составитель А.Сошкин

Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор Н;Король

Заказ 2286 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101