Устройство для прогнозирования состояний системы управления

 

t

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 708311

Союз Советских

Социалистических

Республик

1

/ (61) Дополнительное к авт, свид-ву ¹ 487302 (22) Заявлено 28,06.76 (2l ) 2377673/18-24 с присоединением заявки РЙ— (23) П риоритет—

Опубликовано 05.01.80. Бюллетень Лх l

Дата опубликования описания 08.01.80 (51)M. Кл.

Ст 05 В 23/02 йоудэрстеенныИ комитет

СССР до делам нзобретеннй и открытнй

{5S) УД1(, 65.012.

° 1 22 { 088.8) (72) Автор изобретения

И. Q . Баумберг (7!) Заявитель

Руставский металлургический завод (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЙ

СИСТЕМ Ы УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при построении статистических, в частности прогнозирующих, систем управления технологическими процессами.

Известное изобретение по авт. св.

5 № 487302 содержит электроннолучевую трубку, пластины вертикального отклонения электронного луча, которые соединены со входом устройства, генератор напряже10 ния развертки электронного луча, выход которого соединен с пластинами горизонтального отклонения луча эпектроннолуче вой трубки, оптическую систему, маску, фотодатчик, ключ и генератор случайно

15 распределенных во времени импульсов, причем выход фотодатчика соединен с у равляюшим входом генератора напряжения горизонтальной развертки электронного луча, выход последнего соединен с выходом устройства через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора случайно распределенных во времени импульсов (1 ) .

Известное устройство осуществляет прогнозирование состояний системы управления по одному параметру, информация о котором поступает на единственный вход ус тройс тва.

Недостатком известного устройства .является ro, что с его помощью невозможно осуществить прогнозирование значений параметров, ввод которых в систему управления переведет ее в состояние, определяемое заданным множеством значений параметров, если число параметров тз ) 2.

11ель изобретения — расширение функциональных возможнос тей. известного ус тройс тв а.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство по авт, ca. ¹ 487302 введены блок управления, элемент ИЛИ, многоканальный преобра зов атель "аналог код" и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов, и ервый и второй дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элемента

708311

ИЛИ, управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходами многокана,пьного преобразователя "анапогкод", управляющие входы вторых дополнительных ключей — с блоком управления, а входы счетчиков подключены к выходам первых дополнительных ключей.

На чертеже приведена блок-схема уст- . ройства дпя прогнозирования состояний системы управления, содержащего электронн, олучевуюю трубку 1, маску 2, расположенную между экраном электроннолучевой трубки и оптической системой 3, фотодатчик 4, выход которого соединен с управляющим входом генератора напряжения развертки электронного луча 5, выход последнего соединен с пластинами горизонтальной развертки луча и через нормально разомкнутый ключ 6, к управляющему входу которого подключен выход генератора случайно распределенных во времени импульсов 7, соединен с выходом 8 основного устройства, многоканальный преобразователь 9 аналог-код" и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов 10, первый 11 и второй 12 дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 13, управляющие входы 14 первых дополнительных ключей, соединенЗО ные с выходами многоканального преобразователя 9 аналог-код", управляющие входы 15 вторых дополнительных ключей, соединенные с блоком 16 управления, счетчики 17 и вход 18 устройства. Каждый генератор импульсов 10 представляет собой ячейку И - фазного вероятностного распределителя 19. Генераторы 10 выполняют функции задатчиков, счетчики 17 из-. меряют среднюю скорость импульсов, а в

40 качестве блока 16 управления используется, например, источник ЭДС.

-Принцип работы устройства для прогнозирования параметров системы управления приводится на примере мартеновского

45 производства.

Входным множеством параметров для мартеновского цеха и, следовательно, для заявленного устройства служат закаэан ( ные на сутки требуемые числа плавок по каждой марке стали. Выходным множеством параметров являются фактически получаемые числа плавок каждой марки стали или множество исходов.

Вероятность перехода при плавке эа,55 данной марки стали в исходы, при которых получаются другие марки стали, определяI ется статистической динамикой данного обьекта. Заказчика интересует не входное множество суточного заказа мартеновскому цеху, а исход этого заказа, т,е. выходное множество. Необходимо сформировать такой заказ, чтобы поступил нужный исход, т,е. нужное число плавок каждой марки стали.

Введем обозначения: — заказываемое количество плавок стали марки 1 (л =1, ...n );

Р1 - вероятность люлучения стали марки J при плавке стали марки л (4 = 1,2, ...,Н ) =1,2, ° ° еу И ) °

- количество плавок стали марки, которое требуется получить

n () =1,2,...,И);

Х1лР - количество плавок стали марки

1=1 полу чае мых при плавке всех марок стали (j =1,2,...

n).

В векторной форме 2Р = Х следовательно .7-= Z. p где. 7 — век тор, координатами которого являатся заказываемые количества плавок каждого вида, 4

° 2

2=

Z4

7. „ — вектор, координатами которого являются количества плавок стали каждого вида, которые требуется получить „

2„

22

1. и

Р -матрица, элементами которой являются вероятности получения стали марки ) при плавке стали марки . Фактически предложенное устройство является вероятностным вычислительным устройством, которое позволяег опреде708311

1 Ы "1 1-МР.

5 лить тт -мерный выходной вектор, который преобразуется в заданный и -мер ный вектор, r.е. вычислить обратную матрицу; вероятностный принцип работы устройства упрощает процесс вычиспения обратной матрицы.

Устройство работает спедукщим образом.

Строки матрицы соответствурт строкам На оптической маске 2, а столбцы— выходам многоканального преобразовате-. ля "аналог-код" (или амппитудного дискриминатора) 9.

По вертикали величина отклонения электронного луча на экране квантована на И уровней, в соответствии с и фиксированными величинами напряжений, коммутируемыми на вход основного устройства от блока управления 14 (источника

ЭДС). Электрочный пуч íà 1 -том уров- 20 не по вертикали сканирует 4 -тую строку (или полосу) маски 2 (1 1,2,vt). С помощью преобразователя "аналог-код 9 отклонения электронного пуча на экране эпектронно-лучевой трубки квантуются rE уровней в соответствии с уровнями вер/ тикапьного отклонения луча. ) - arA уровень квантования по горизонтапи оцреде4 пяет 1 -ный столбец маски, абсцисса которого заключена в интервале (Xj „ )(j ),ЗО (=1,2>.Д, и ). Ha участок маски, попучаемый пересечением 1 -той строки (полосы) и j -го столбца, символами, применяемыми в основном устройстве, нанесена величина, ьропорционапьная веро 35 ятности перехода заданного состояния (объекта, параметра ипи процесса) в зависимости от еГо характеристики (определяемой символом 1 ) в соответственный исход характеризуемый симво/том, (p ) 4О

Ъ том числе и1 = ), например, вероятность получения марки cram, характеризуемой симвопом j если производится плавка . марки стапи, характеризуемой символом .

1 ). Среднюю статистическую частоту с 45 импульсов le< 1-того генератора 10 вероятностного распределитепя 19 устанавпивают равной гj. ! -К .

1 где p< — заданная (требуемая) частота исходов, характеризуемых символом — коэффициент пропорционапь55

НОС ГИ, Заданное количество каждой марки вво.— дится с помощью вероятностного распределителя 19.

Если марку стапи 1 нужно получить с частотой, прямо пропорциональной Г1 го 1 -тый генератор 10 вероятностного распределителя 19 должен генерировать импульсы, средняя статистическая частота которых равна

Чтобы система событий была полной, необходимо выпопнение усповия

Н

Я М. =с4рн5 апи, 1=1

1 если вероятность появления импульса на

1 -том выходе, вероятностного распредепитепя 19 равна Р1, ro Р1 = 1. л"-

Импупьсы на выходах генераторов 10 и на выходах преобразоватепя "аналогкод 9 случайно распредепены во времени и независимы друг от друга.

Импульс от 1 -го генератора 10, спучайно совпавший во времени с импульсом, поступившим с выхода основного устройства через соответствующий 1 -тый выход преобразователя анапог-код, не поступает на вход измерителя средней скорости счета (счетчика) импупьсов 17 и на управляющий вход ключа 12, а частота случаев перевода электронного пуча в. попожение, при котором сканируется

°

-тая строка маски 2, будет равна. Ф1 МН1191 где О, — частота исходов, характеризуе-.

° °

r ralx си мвопом 4

Кщ й. — число случайно совпавших во 1 времени импульсов не входах

\ нормально замкнутого $ -го кпюча 1 1.

Если дпя данной системы управления наибопее вероятен переход от 1 -того значения в 1 -гый исход, система будет стремиться к состоянию, при котором р т.е. когда частота исходов дпя каждой из характеризующих систему величин совпадает с заданной частотой соответствующих вепичин, Действитепьно, при 4" (1 нтi — kп1 ° p ° = г °

1 1 обращается в тождество.

Если ф ) Р, вероятность выбора (/1 4

1 -той строки (маски для сканирования электронного пуча уменьшается, что приводит к уменьшению часготы исходов õaрактеризуемых символом g, и наоборот. м, 708 311 " ет- позволяет определить наиболее вероятные

cr- условия для оптимального управления, при уп- которых с наибольшей вероятностью будут о- получены заданные выходные величины.

Таким образом, все величины парам ров, характеризующие состояние устрой ва прогнозирования состояний системы равления, стремятся к состоянию, при к тором частоты 9„наступлений исходов, характеризуемых символом 1, стремятся к заданным их частотам P)

В установившемся режиме величина, фиксируемая 1 -тым счетчиком средней скорости импульсов 17, выразится вели- 1о чиной

"1

М„=Ф„- М„< у„- g . 8 /1)

Очевидно, при Ч„ -" Р. и M "- . .

Таким образом, дпя того, чтобы на выходе дан« t 5 ной системы управления получить с наибольшей вероятностью заданное множество выходных величин (И ), на ее вход необходимо ввести множество величин

j; которое можно получить с по- 20 ощью данного устройства. Прогнозируемое множество (МЧ считывается в установившемся режиме со счетчиков средней скорости импульсов 17, В рассмотренном примере это значит, tlo лля получения f Пч ) плевок степи марок (j в данной системе при данном множестве значений Р необходимо провести множество I Q. плавок соответствующих марок стали. .=. 3

Применение устройства для прогнозирования состояний системы управления

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования состояний системы управления по авт. св. № 487302, о т п и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок управления, элемент ИЛИ, многоканальный преобразователь "аналогкод" и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов, первый и второй дополнительные ключи, выходы которых соединены с выходами элемента

ИЛИ, управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходами многоканального преобразователя аналогкод", управляющие входы вторых дополнительных ключей - cблоком управления,,а входы счетчиков подключены к выходам первых дополнительных ключей.

Источники информации, принятые во внимение при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 487302, кл. Cj 05 B 23/02, 1974.

БНИИПИ Заказ 8545/58

Тираж 956 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîë,óë.Ïðîåêòíàÿ,4