Устройство для прогнозирования состояний системы контроля

 

О П И С А Н И Е „„736054

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социвлистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6() Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 09. 11.77 (2 т ) 2540336/18-24 с нрнсоедкнением заявкн М (23) Приоритет

Опубликовано25.05.80» Бюллетень № 19 !

Дата опубликованмя описании 28.05,80 (51) M. Кл.

С» 05 В 23/02

Ваударстаанай камнтат

СССР ио делам изобретений и вткрытнй (53 ) УД К 621.3 l. .087.6 (088.8) (?2) Автор изобретения и. Д, Баумберг (7I ) Заявитель (54) УстРОЙ(; ВО дДЯ,.БРОГнозиРОВАниЯ

СОСтОЯНИй СИС.П-:МЫ КОНТРОЛЯ

Изобретение относится.к. технике автоматического контроля и управления и может найти применение прн синтезе стохастнческнх систем контроля н управления, в честности и системе централнзованного контроля многосвязных. объектов металлургического завода.

Известны устройства для прогнозирования стостояний системы управления, содержашне электронно-лучевую трубку, пластины вертикального отклонении луча которой соединены с входом устройства, генератор горизонтальной развертки, выход которого соединен с пластинами горизонтального отклонения луча, носледо15 вательно установленные оптическую систему, маску и фотодатчик, ключ н генератор импульсов, выход фотодатчнка соедяФ нен с управляюшнм входом генератора .горизонтальной развертки, выход которого

20 соединен с выходом генератора нмпульсов (1) и (2)Недостатками этих устройств являются малая разрешаюшая способность, определяемая ограннченностью количества тйкушей информация, поступаюшей через один входной канал устройства, а также большая величина отношения шума к полезному сигналу в связи с тем, что величина оптической плотности элемента оптнческой;маски, несущая элемент информации о статической динамике объекта управления, определяется на фоне суммарного рассеянного свечения всего экрана электроннэ-лучевой трубки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для прогнозирования состояний системы контроля, содержашее оптическую маску, расположенную перед экраном телевнзионного датчика, генератора напряжений развертки, генератор случайных импульсов н два ключа $B)

Недостатком этого устройства является ограниченность его области применения, определяемая функциональными возможностями устройства, в котором информация поступает по одному входно7360.ГЭ4 ф

Устройство содержит оптическую систему 1, оптическую маску 2, передаюший телевизионный датчик 3, генератор напряжения раевертки 4, генератор случайных му каналу, В частности, устройство не может обеспечить определение вероятности совместного наступления собьггий

ИВ ° -P(B / A> ) P(A, ), (где 3 =1,2, ... и,)=1,2, ... при п; 2, rn ) 2), если конкретизацию событий А необходимо выполнить пугем случайной выборки из непрерывно поступаюшей информации со всех объектов систем контроля. Например, какой участок щ (1 ) и И > 1 какого цеха (1 ) металлургического завода целесообразнее подвергнуть очередному контролю или опросу, в зависимости от случайного состояния . всей системы контроля в момент времени опроса? Для этого нет необходимости в непрерывном получении информации со всех участков цеха, так как отдельные участки цеха не имеют плановых заданий, такие, например, участки, как отдельные станы трубопрокатного агрегата. У каждого такого участка цеха есть нормативная производительность, показатель надежности функционирования и другие показатели, которые могут быть по всей значи- 25 мости ранжированы, нормированы и в соответствуюшем коде нанесены на оптическую маску устройства. Но в цепом трубопрокатный цех имеет плановое задание и занимает определенное место в 30

Обшезаводском производственном плане.

Поэтому конкретизация цеха в качестве объекта контроля или опроса должна производиться на основе непрерывно поступаюшей Информации со всех цехов завода 35

Одновременно в момент времени конкретйзяции.

Конкретизация опрашиваемого-контролируемого объекта производится путем случайной выборки из совокупности дина- 40 мических объектов в случайный момент времени. Это и есть конкретизация события А, вероятность наступления которого равна P (A 1 ).

После того как собьггие А наступилО, мОжнО конкретизироват ь учасT(2K опроса или контроля — событие В

Вероятность одновременного наступления этих двух событий равна Р (B / А )

Р (А < ). Однако конкретизация объекта 50 опроса из совокупности объектов при и 1 не может быть реализована устройством с одним входным каналом в связи с тем, что одновременно должны быть учтены состояния всех объектов контроля.

Кроме того, известное устройств( реализует акты прогнозирования в системах, в которых как априорная, так и текушая информация представлены в аналоговой форме и не может быть использовано без соответствующих преобразователей для систем в которых информация представлена в бистабильной-цифровой форме. Это также ограничивает область применения устройства.

Цель изобретения - расширение области применения, Указанная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены первый и второй блок памяти, регистр сдвига, переключатель и светодиоды, каждый из которых подключен к выходу соответствуюшего блока системы контроля, ппастины горизонтального отклонения телевизионного датчика соединены с выходом первого блока памяти и через первый ключ — с выходом генератора напряжения развертки, который через второй ключ соединен с пластинами вертикального отклонения телевизионного датчика и выходом второго блока памяти, установочный вход которого соединен с управляюшим вкодом первого ключа и выходом первого разряда регистра сдвига, выход второго разряда регистра сдвига соединен с управляюшим входом второго ключа, выход генератора случайных импульсов подключен к задаюшему входу регистра сдвига и генератору развертки через блок коммутации, управляюший вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика.

При этом блок коммутации содержит

I переключатель и элемент .6, первая пара контактов переключателя включена между первым выходом переключателя и управляюшим входом генератора напряжения развертки и выходом видеосигнала телевизионного датчика, вторая пара контактов включена между выходом генератора случайных импульсов и задаюшим входом регистра сдвига, который через третью пару контактов соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика, а второй выход соединен с выходом генератора случайных импульсов.

На чертеже приведена структурная схема устройства для прогнозирования системы контроля и показано взаимное расположение оптической маски и светодиодов в устройстве, 73605 импульсов 5, первый ключ 6, второй ключ 7, первый блок naMsrr.i 8, второй блок памяти 9, регистр сдвига 10 и

ri >1 плоских светодиодов 11, число плоских светодиодов и равно числу объектов контроля данной системы, Все светодиоды расположены в один ряд, образуя полосу, длина которой равна длине оптической маски 2 и расположена над последней выходными светяшимися поверхностями 1О в плоскости оптической маски 2, проектируемой оптической системой 1 на экран телевизионного датчика 3 так, чтобы проекция светодиодов заняла на экране нижний ряд- строк при нулевом напряжении 35 на пластинах вертикального отклонения телевизионного датчика. Каждый, светодиод подключен к одному объекту контроля, и в функции величина сигнала, поступавшего с соответствуюшего объекта, 20 контроля (или управления), изменяет интенсивность свечения светодиодов. На столбце оптической маски 2 с абсциссами равными абсциссам 1 гбго светодиода, нанесена априорная информация, содержаша я сведен ия о стат исти чес ко и дина мике отдельных участков и всего -того объекта контроля (управления). Этот столбец на оптической маске перпендикулярен полосе, образованной светодиодами, по ширине равен протяженности светодиода вдоль оси абсцисс, а по длине равен протяжности маски вдоль оси координат. Оптическая маска освешается.

Оптическая система 1 проектирует 35 маску 2 и светодиоды 11 на экран датчика 3. Пластины горизонтального отклонения соединены с блоком;8 и через ключ 6 с выходом генератора 4, к которому через ключ 7 подключены блок 9 и пластины вертикального отклонения телевизионного датчика 3. Блок 9 имеет вход сброса записанной в блоке величины. Наличие напряжения на этом. входе блока 9 приводит к стиранию записанной величины 45 и на входе блока 9 показание равно нулю.

Вход сброса записанного значения блока

9 соединен с управляюшим входом ключа

6 и с выходом первой ячейки регистра

10. Выход второй ячейки регистра 10 соединен с управляюшим входом ключа 7.

Выход генератора случайных импульсов

5 соединен с задаюшим входом регистром 10.

Кроме того, первый вход элемента И

12 соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика 3, второй вход соединен с выходом генератора случайных

4 6 импульсов 5, а выход его через пару контактов, замкнутых во второй позиции переключателя 13, соединен с задаюшим входом регистра 10. Первая пара контактов, замкнутых в первой позиции переключателя 13, включена между управляюшим входом генератора 4 и выходом видеосигнала телевизионного датчика 3. Вторая пара контактов, замкнутых в первой позиции переключателя 13, включена в цепь между выходом генератора 5 и задаюшим входом регистра 10. Переключатель 12 и элемент И 12 образуют блок коммутации 14. Выходами устройства являются выходы блоков 8 и 3, причем в установившемся состоянйи с выхода блока 8 считывается событие А q или конкретизированный в результате случайного выбора с вероятностью Р(А ) 1 -тый объект для опроса или контроля, а с выхода блока 9 считывается событие В или конкретизированный в результате случайного выбора с условной вероятностью P(B ) I Л j ) I. -тый участок л того объекта для опроса или контроля.

Устройство работает следующим образом.

Прогнозирование начинается с выполнения действия сброса с регистра

10, записанного на нем показания и перевода записи единицы в первую его ячейку. Наличие напряжения на выходе первой ячейки регистра 10 определяется наличием сигнала на управляюшем входе клю« ча 6, в результате чего последний находится в замкнутом состоянии и выход генератора напряжения развертки 4 соединен с пластинами горизонтальной развертки телевизионного датчика 3. Управляюший вход ключа 6 соединен с выходом сброса записанной величины блока 9, в связи с чем в течение всего интервала времени единица записана в первой ячейке регистра 10. Выход генератора 4 подключен к пластинам горизонтального отклонения телевизионного датчика 3, а напряжение на пластине вертикального отклонения равно нулю, электронный луч развертывается только вдоль оси абсцисс и считывает информацию с проекции светодио,дов на экране телевизионного датчика 3, через которые поступает текушая информация с объектов контроля. Чем больше величина сигнала, поступающая с < -moro объекта контроля, тем больше интенсив ность свечения подключенного к выходу того объекта -того светодиода, и наоборот. Соответственно интенсивности свечения светодиода меняется и величи736054 на видеосигнала. С помощью генератора

4 скорость нарастания напряжения развертки электронного луча формируют как монотонно убывающую в функции величины видеосигнала телевизионного датчика,. Это обеспечивает при случайности выбора мо мента времени остановки горизонтальной развертки электронного луча телевизион.ного датчика получить следующие условия, выраженные неравенствами 3Î

Р(Ъ ) РСЬ ),accssu Ъ 7, где h fk, i=1,2,Д..и,4 k .,„, л;

Е и,ь — величина сигналов, поСтупающих соответственно с -того

35 и k. -того объектов контроля.

Из этих неравенств следует, что первый импульс генератора 4, возникший после момента времени начала прогнозирования, выполняет акт конкретизации выбора события А (или выбора -того объекта контроля, наступающего с вероятностью Р(А ) ..

Первый импульс, возникший в генерато25 ре 5 после момента времени начала прогнозирования, переводит запись единицы с первой ".ячейки регистра 10 во вторую его ячейку. Напряжение с выхода первой ячейки регистра 10 снимается и подается

ЗО .на выход второй его ячейки, в результате чего размыкается ключ 6, замыкаегся ключ 7 M снимается сигнал со сбрасывающего входа блока 9. При этом электронный луч разворачивается только в направлении оси ординат при фиксированной абсциссе, соответствующей напряжению на пластинах горизонтальной развертки, равной напряжению на блоке

8 в момент времени появления первого импульса в генераторе 5 после момента в уемени начала процесса прогнозирования. В момент времени появления второго импульса в генераторе случайно рапределенных во времени импульсов после момента времени начала процесса прогнозирования, единица запишется в третью ячейку регистра 10, оба ключа 6 и 7 перейдут в разомкнутое состояние и произойдет конкретизация события В с условной вероятностью P(B j. / А ).

Резул ьтат прогноза-конкрет изаци и объекта и .участка этого объекта для контроля или опроса считывается с выходов блоков 8 и 9.

Для того чтобы электронным лучом считывалась информация с оптической маски, последняя должна освещаться:.

Если информация в системе представлена в бистабильной форме, устройство с помощью переключателя 13 переводят во вторую позицию, при которой контактная пара и цепи между выходом элемента И

12 и задающим входом регистра. 10 замкнута, остальные две пары контактов этого переключателя разомкнуты. Информация íà оптическую маску закодирована густотой непрозрачньа или черных штрихов, а информация, поступающая с объектов контроля, характеризуется частотой импульсов. Управляющий вход генератора

4 отключен от выхода видеосигнала телевизионного датчика 3, вследствие чего электронный луч будет разворачиваться с постоянной скоростью.

Весь процесс прогнозирования как при аналоговой, так и при бистабильной формах представления информации идентичны.

Различие заключается лишь в технике конкретизации результата прогнозирования.

В первом случае, при аналоговой форме представления информации, изменяется скорость развертки луча в функции счи тываемой со светодиодов или оптической маски аналогового сигнала и конкретизация события или объекта производится импульсом от генератора случайно распределенных во времени импульсов. Бо втором случае электронный луч разворачивается с постоянной скоростью, незави4 симой от величины считываемой информации. В зависимости от величины считываемой информации со светодиодов или оптической маски меняется частота импульсов на выходе видеосигнала. Конкре= тизация объекта управления происходит первым случайно совпавшим во времени импульсом с выхода видеосигнала телевизионного датчика 3 по информации, считываемой со светодиодов и генератора

5, по.ле момента времени начала процесса прогнозирования, фиксируемым с помощью элемента И 12, а второй случайно совпавший во времени импульс, фиксируемый этим же логическим элементом после момента времени начала процесса прогнозирования, конкретизирует участок контроля или опроса по информации, считываемой с оптической маски.

Прогнозируемые значения с выхода устройства могут считываться с помощью электронно-лучевой трубки, Ис голь зован не светодиодов в предлагаемом устройстве обеспечивает возможность выполнения случайной выборки одного объекта из множества объектов п > 1 на основе текущей информации, непрерывно

9 7360 поступаюшей с этих объектов. Конткретизация с помошью предлагаемого устройства совместного наступления двух событий

А и В с вероятностью P(A )

P(B / А ) при условий, когда одно из этих событий определяют по текущей информации, поступающей с объектов контроля или управления, позволяет реализовать контролируюшие и управлаошие системы на основе байесовской стратегии, Это позволяет увеличить информированность многосвязных стохастических систем кантроля и управления.

Формула изобретения

1. Устройство для прогнозирования состояний системы контроля, содержащее оптическую маску, расположенную перед 20 экраном телевизионного датчика, генератор напряжения развертки, генератор случайных импульсов и два ключа, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройст- >5 ва, в него введены первый и второй блоки памяти, регистр сдвига, переключатель и светодиоды, каждый из которых подключен к выходу соответствуюшего блока системы контроля, пластины горизонталь- ЗО ного отклонения телевизионного датчика соединены с выходом первого блока памяти и через первый ключ — с выходом генератора напряжения развертки, который через второй ключ соединен с пласти-М нами, вертикального отклонения телевизионного датчика и выходом второго блока памяти, установочный вход которого сое10 динен с управляюшнм входом первого ключа и выходом первого разряда регист ра сдвига, выход второго разряда регистра сдвига соединен с управлаюшим входом второго ключа, выход генератора случайных импульсов подключен к задаюшему входу регистра сдвига и генератору развертки через блок коммутации 6, управляюший вход которогб соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика.

2. Устройство для прогно ирования состояний системы контроля по п. 1, о личаюшееся тем,что блок коммутации содерткит переключатель и элемент И переключателя, первая пара контактов включена между первым вы ходом пере.елючателя, управляюшим Вхо дом генератора напряжения развертки и выходом видеосигнала телевизионного датчика, вторая пара контактов включена между выходом генератора случайных импульсов и задаюшим входом регистра сдвига, который через третью пару контактов двухчозидионного переключателя соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом видеоспгна а телевизионного > ддааттччииккаа, а его второй выход соединен с выходом генератора случайных импульсов.

Источники информации, принятые an внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 487302, кл. G 01 Х) 9/ОО, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР № 536396, кл. Cj 01 О 9/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 2320966, кл. & 05 В 23/02,Я76.

Составитель В. Максимов

Редактор Т, Зубкова Техред R. Кастеаевич Корректор M. Нигула, Заказ 2426/38 Тиран< 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушскаа наб., д 4/5

Филиал П.ПП Патент, г. Уятород, ул. Проектная, 4