Устройство для контроля параметров

 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение предназначено для прогнозирования наступления аварийных режимов контролируемых объектов,относитс;: к автоматике и вычислительной технике.

По основному авт. св. - 754429 известно устройство для контроля параметров, предназначенное для использования B автоматизированных системах централизованного контроля и обработки информации, содержащее блок

t0 коммутации контролируемых объектов, выход которого соединен с первым входом блока коммутации, второй и третий входы которого подсоединены

15 соответственно к выходам блока реккурентного вычисления параметра и блока весовых коэффициентов, .группы входов которых соединены соответственно,с первой и второй группами выходов блока коммутации, третья и четвертая группы выходов которого подсоединены соответственно к группам входов блока вычисления рассогласования и блока вычисления интеграла вероятностей, выход которого соединен со входами блока регистрации, а группа выходов блока вычисления рассогласования с первой группой входов блока коммутации, первый и второй выходы которого подсоединены соответственно ко входам сумматора и блока управления, выходы которых подключены соответственно к четвер" тому и пятому входам блока комму" тации, вторая группа входов которого подсоединена к первому входу блока внешней памяти и группе выходов блока оперативной памяти, группа входов которого соединена с третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блока коммутации, пятая группа вы" ходов которого соединена со вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым входами блока внешней па-. мяти, а третья группа его входов с группой выходов блока внешней памяти управляющий вход которого под3 91154 ,ключен к первому выходу блока управ" ления, второй выход которого соединен с управляющим входом сумматора (1).

Недостатком данного устройства является использование для прогнозирования данных контроля информации, имеющей равную ценность вне зависимости от момента измерения (наблюдения), контролируемой характери- 10 стики процесса, т.е. предполагается неизменность модели прогноза, постоянство закона изменения прогнозируемого параметра, выявленного на ретроспективном участке, на опре- 1$ деленном времени в будущем.

Однако наряду с процессами, определяющие параметры которых детерми. нированно описываются моделями (полиномиальными), опирающимися на равную значимость всей предыстории процесса, имеется значительный ряд технологических процессов, при прогнозировании параметров которых дисконтирование информации осуществляется

I путем взвешивания данных контроля, при этом информационные веса измерений убывают по экспоненте по мере удаления времени их получения в прошлое. 30

Использование устройства д@я ре" шения и этой задачи контроля без изменения блок-схемы устройства не представляется возможным, что ограничивает диапазон его применения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет унификации структуры модели прогноза.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля цараметров введен управляемый блок умножения, один вход которого подсоединен к выходу блока управления, а другой вход и выход — к соответствующим выходам и входу блока коммутации.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 коммутации контролируемых объектов, блок

2 коммутации, блок 3 управления, блок 4 оперативной памяти, блок з внешней памяти, блок 6 вычисления

° интеграла вероятностей, блок 7 регистрации, блок 8 вычисления рассогласования, блок 9 рекуррентного вычис" ления параметра, сумматор 10, блок

О 4

11 весовых коэффициентов и управляемый блок 12 умножения.

Блок 2 осуществляет функцию соединения между блоками устройства, в блоке 4 временно хранятся результаты текущей обработки данных контроля, в блоке 5 хранятся данные по результатам предыдущих обработок и необходимые для работы устройства кон" станты.

В устройстве блок 8 имеет четыре входа (Х1-.Х„1,) и два выхода (2. и 2 ) и реализует следующие соотношения:

Z - (S -х ) -x

1 2, 4

Z =Х (Х„-Х,.)(Х„-W,))

Блок 9, реализующий рекуррентное вычисление параметра, имеет три входа (Хб-Х ) и один выход (2 ) и реализует следующее соотношение с =Х +Хб(Х7

Сумматор 10 (в зависимости от управления) производит. суммирование входной величины с константами Ы и+2.

В блоке ll, имеющем четыре входа (X0-q„) и один выход (24), реализуется соотношение

Х (Хв Х9/Хю), В блоке 12 (в зависимости от управления) производится умножение входной величины на константу P=l-oL.

Устройство при экстраполировании данных контроля полиномом f первой степени (degree(f)=1), работает следующим образом.

Перед началом работы в блок 5 заносятся следующие величины: .гдето у — предсказанные значения опи ределяющего параметра в и-ой и (n-1)-ой точках соответственно, > .1 — дисперсия многомерной случайной функции состояния контролируемого объекта в (и-1) -ой точке

Yð %о — начальные значения весоо о вых коэффициентов Ч и Щ, используемые для унификации блока ll;

1 — индекс суммирования для нахождения значения прогноза определяющего пара метра по формуле:

1=4 1

911540

N=d6p ее Я)м;

l Ъ !!

45 л

"» Юи +a(4 иЧ

55 л х „„. <-ЦЦ„„,„-Ч„„„„д

Ф й.

Ч =C"" "-. где полиномиальный прогноз, прогноз по методу экспоненциального сглаживания, 1! — количество предсказаний, Устройство работает следующим образом.

Первый цикл работы устройства является предварительным и осуществляется в два такта.

В первом такте текущее значение контролируемого параметра через выход блока 1 коммутации контролируемых объектов, через блок 2 записывается в ячейку памяти блока

5 хранения », одновременно с этим значнеие И с выхода блока 5 через блок 2 поступает на вход сумматора 10, с выхода которого увеличенное на единицу через блок 2 записывается в блок 5 хранения й, Второй такт первого цикла аналогичен предыдущему. Таким образом, результатом работы устройства в первом цикле является занесение в соответствующие ячейки блока 5 двух последних значений контролируемого параметра !! »и и и запоминание величины ll глубины предыстории.

В следующем цикле работы, являющемся основным, блок 3 организует работу устройства и восемь тактов.

В первом такте содержимое ячеек блока 5, хранящих значения констант (i, И+1, Vo ) и номера компонента », искомого экстраполированного .значения 3„+Л посредством блока 2, поступает на соответствующие входы блока 11, в результате чего на его выходе образуется весовой коэффициент Мл, определяемый следующим рекуррентным соотношением 4j=Y< q (1- — „), 1Н.Л где К вЂ” константа, определяющая порядок модели прогноза и связанная со степенью экстраполяционного полинома 5 следующим образом: N=degree (f)+1 (в нашем частном случае M=2);

t

< — номер компонента искомого экстраполированного значения определяющего параметра.

Вычисленный коэффициент (Л через блок 2 записывается в соответствую.щую ячейку блока 4 хранения коэф,фициента7 .

Во втором такте, в зависимости от величины разрешающего сигнала 1, задаваемого из пульта управления блока 3, реализуется одна из двух возможных моделей прогноза. При !) =0 осуществляется экстраполяция определяющего параметра по полиномиальной модели, при этом содержимое ячеек блока 5, хранящих значения констант (1, й, Ио), и глубины предыстории

И через блок 2 поступает на соответствующие входы блока !I, выходной сигнал которого МЛ определяется рекуррентным соотношением

Через блок 2 сигнал записывается в соответствующую ячейку блока 4 хранения коэффициента % . .При g =--1 фиксируется модель экспоненциального сглаживания, при этом содержимое ячей ки блока 5, хранящей значение константы { +1 ) через блок 2 поступает на соответствующий вход блока 12 на величину Р--1-+,âûõoäíîé сигнал которого 9/„, определяемый рекуррентным соотношением 4 »=P%,через блок 2 записывается в соответствукящую ячейку блока 4 хранения коэффициента Ж

Одновременно с этим значение 1 с выхода блока 5 через блок 2 поступает на вход сумматора 10 с выхода которого увеличенное на единицу через блок 2 коммутации записывается в соответствующую ячейку блока 5 хранения

1 — в третьем такте ячейки блока 5 хранения ), 3g, У» и МЛ коммутиру ются посредством блока 2 со входами блока 8, выходная величина Й» с которого, определяемая выражением записывается в соответствующую ячейку блока 4. Одновременно с этим значение и с выхода блока 5 через блок

2 поступает на вход сумматора 10, с выхода которого уменьшенное на единицу через блок 2 записывается в ячейку блока 5 хранения И .

7 911540

За последующие три такта апалогйч ным образом вычисляется величина л а / Л- e, >> И- 11 которая также заносится в соответствующую ячейку блока 4, а глубина предыстории увеличивается на 2 единицы (в общем случае — на Й единиц).

В седьмом такте величины К и через блок 2 поступают на входы сумматора 10, на выходе которого формируется экстраполированное значел ние „„ определяющего параметра, которое заносится в блок 4.

В восьмом такте производится вычисление точности предсказания параЯ метраф„,), при этом на вход блока 8 через блок 2 поступают с блока 5 знаг п чения би,1, у,„, а также текущее значение контролируемого параметра И и производится вычисление рассогласования, 40

)exp(— у — ), Ь=(3 -УИ)-6 л я. и

Одновременно с этим в сумматоре

10 производится уменьшение предыстории на 2 единицы. Полученное значение И-2, а также рассогласование

Ь и предыдущее значение 6И,1 посту 2. пают соответственно с сумматора 10 и с блоков 8 и 5 через блок Ж на соответствующие входы блока 9, в результате чего вычисляется параметр характеризующий точность предсказания параметров в И-ой точке.

Текущее значение контролируемого параметра,, вычисленное значение точности прогноза (3„, а также ранее определенное значение прогноза1И через блок 2 поступают на вход блока 6, в котором производится вычисление вероятности выхода из строя контролируемьж объектов:

Узап ((9„+q-У) ) где > — вероятность выхода контролируемого параметра иэ зоны допуска, /Aors — допустимое значение определяющего параметра контролируемого объекта, — измеренное значение, определяющего параметра в Vj-ой точ1 ке, И + - предсказанное значнеие опре5 деляющего параметра в (И+1)-ой точке, бИ вЂ” точность (дисперсия) предсказания определяющего павамети ра з М7 ои точке(у Й 1 " 1 и =

Ь-2

- Результат вычисления фиксируется цифропечатающим устрой@твом блока 7.

Одновременно с этим значение ин15 декса суммирования 1 с выхода блока

5 через блок 2 поступает на вход сумматора 10, с выхода которого уменьшенное на единицу через блок 2 записывается в блок 5 хранения 1.

20 После того, как в ячейки блока 4 хранения начальных значений весов заносятся значения - 1 и +1 для весов 1/ и ф/ соответственно, а в ячейки для хранениями > $, g> и

ИМ

25 будут занесены соответственно вели1 л чины gg, )И +<, 1„, и УИ„.1 устройство готово к получению нового экстрапол лированного значения $>+ контролируемого параметра

ЗО Введение в устройство управляемого блока умножения позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет унификации структуры модели прогноза.

Все блоки, составляющие предлагаемое устройство, могут быть реализованы на базе известных элементов и узлов цифроаналоговых вычислительных машин.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров по авт. св. h> 754429, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

45 расширения функциональных возможностей устройства, в nего введен. управляемый блок умножения, один вход которого подсоединен к выходу блока управления, а другой вход и

5р выход - к соответствующим выходу и входу блока коммутации, Источники информаций, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

55 М - 754429, кл. G Об F 15/46, 19?8.

911540

Составитель В.Дианов

Редактор С.Юско Техред T.Ìàòo÷êà . Корректор Г.Огар

Заказ 1130 41 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4