Устройство для выбора оптимальных решений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 549815 (22) Заявлено 220580 (21) 2928609/18-24 (51) М. Кп. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
G 06 G 7/122
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 (53) УДК681. 335 Ф (088. 8) Дата опубликования описания07. 05. 82 (72) Авторы изобретения
В.И. Финаев и A.Ã.Ãåëbôãàò
Таганрогский радяотехнический институт j им.В.Д.Калмыкова (71) Заявитель (54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ
РЕШЕНИЙ
Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами и большими системами, а также при решении задач моделирования сложных стохастических систем.
1Io основному авт. св. 9 549815 известно устройство для выбора оптимальных решений, содержащее блоки датчиков оцениваемых ситуаций,обобщения первого уровня, датчиков важности параметров, установки весовых коэффициентов, обобщения второго уровня, памяти, оценки последствий принятого решения, запрета, схему сравнения вариантов решений и исполнительный блок причем выходы блока датчиков соединены с первыми входами соответствующих блоков обобщения первого уровня, вторые выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих блоков установки коэффициентов, первые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков важности параметров, а выходы — с -входами блока обобщения второго уровня, первый выход которого соединен через блок памяти с первым входом схемы сравнения вариантов решений, второй вход которой соединен с вторым выходом блока обобщения второго уровня, первый выход — c первым входом блока оценки последствий принятого решения, вторые входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих блоков обобщения первого уровня, а выход— с первым входом блока запрета, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы сравнения вариантов решений, а выход соединен с входом исполнительного блока (1).
Недостаток устройства заключается в том, что при оценке эффективности функционирования для выбора оптимального решения в известном устройстве принимаются весовые коэффициенты частных критериев 1-ro o H ггостоянными. Однако при управлении сложными технологическими процессами, а также большими системами, как, например, тепловыми потоками при производстве стекла в ванной регеративной печи или группой сварочных устано-. вок для автоматической дуговой свар" . ки, возникает необходимость изменения весовых коэффициентов в функционале
30 обобщения второго уровня программ926671 но, либо в функции выходных координат системы и внешних воздействий выполнения технологической программы. Недостаток известного устройства состоит также н отсутствии учета изменения важности параметров для многорежимных стохастических и динамических объектов, отсутствии учета возможного изменения критерия оценки, отрицательным следствием которого является неоптимальность найден- 10 ного решения (упранления).
Цель изобретения — повышение качества выбора оптимальных решений за счет оперативного изменения критериен оценки. г5
Поставленная цель достигается тем, что в устройство нведены блок кодирования весовых коэффициентов и блок порогоных элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами 20 блока кодирования весовых коэффициентов, каждая группа ныходон которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы блока пороговых элементов соединены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная реализация блока пороговых элементов, блока кодирования весовых коэффициентов и блоков датчиков важности параметров; на фиг. 3 — пример изменения весовых коэффициентов во времени (вследствие изменения но времени исходной ситуации.
Устройство включает блок 1 датчиков оцениваемой ситуации, на выходах которого количественно отражаются качества параметров системы, блоки 2, 40 обобщения первого уровня, блок 3 пороговых элементов, содержащий пороговые элементы, регистрирующие нахождение параметров по количественным оценкам н определенных пределах, и переключающийся при выходе качеств .параметров за установленные границы, блок 4 кодирования весовых коэффициентон, функциональное назначение которого состоит в выдаче кодов весовых коэффициентов частных критериев по состояниям блока 3 пороговых устройств, датчики 5 важности параметров, блок 6 установки весовых коэффициентов, блок 7 обобщения второго уровня, блок 8 памяти, схему 9 сравнения вариантов решений, блок 10 оценки последствий принятого решения, блок 11 запрета, исполнительный блок 12.
Функцирнальная реализация блока 3 60 пороговых устройств содержит входы
13> -13 блоков пороговых устройств, аналого-цифроные,преобразователи 141—
14п, дешифраторы 15„ — 15„,,сигналы на каждом из выходов которых сост- 6S ветстнуют некоторым множествам (непересекающимся) кодов аналого-цифровых преобразователей 141 в 14ni причем каждое из данных множестн определяет заданный диапазон изменения параметров объекта. Выходы дешифраторов
151 в 15п являются выходами блока 3 пороговых устройств. Функциональная схема блока 4 кодирования весовых коэффициентов содержит входы 161—
16 блока 4, элементы И 171 в 17», регистры 181 — 181, предназначенные для хранения дискретных величин весовых коэффициентов (соответствуюших значению кода заданной ситуации на выходах блока 3 пороговых устройств, элементы ИЛИ 191 в 19, выходы которых соответственно являются выходами блока 4 кодирования несоных коэффициентов. Функциональная схема блока 5 датчиков важности параметров содержит входы 201 в 201 блока 5, цифро-аналоговые преобразователи
211 â 21д, выходы 221- 22„блока 5 датчиков важности параметров.
На фиг. 3 показано изменение весовых коэффициентов,..., 1 го . i-ую границу изменения важности х— параметра объекта. Устройство работает следующим образом. Исходная ситуация и виде сигналов х1,...,х1,, характеризующих изменения параметров оценки, от блока 1 датчикон оцениваемой ситуации поступают на первые входы блока 2 обобщения первого уровня и входы 131— 13я соответственно блока 3 пороговых элементов. В зависимости от уровней сигналов датчиков блока. 1 аналого-цифровые преобразователи 151 -15„вырабатывают. кодовые значения, определяемые множествами S, -S„,ïðè÷åì каждому элементу S ES„oooòaåòñòâóåò однозначно квант изменения параметра х». Весовые коэффициенты критерия F оценке ситуаций хранятся в регистрах 181 в 185 в виде кодовых величин, причем величина для каждого параметра оценки объекта х определяется числом грар ниц изменения его важности (х p ), Так, например, у параметра оценки х, (фиг. 3) имеется восемь границ изменения его важности. Дешифраторы 15» — 15 устанавливают соответствие измененного параметра оценки х в пределах интервалов важности сигналам на соответственных выходах. Причем, если параметр х,, например, х находится в границах от х до х то в этом случае сигнал будет только на втором выходе дешифратора 15, т.е. соответствие однозначное. Сиг926671 налы с выходов дешифраторов 154 — 15> открывают соответствующие элементы И 171 -17, и коды весовых коэффициентов, *,,...,аичерез элементы ИЛИ 19„ -191 подаются на входы 20 -201 соответствующих цифра-аналоговых преобразователей 21 — 21и блока 5 датчиков важности параметров. Аналоговые значения весовых коэффициентов <,..., ï с выходов 22 — 22 блока 5 поступают на первые входы блоков 6 ус- 10 тановки весовых коэффициентов, на 1 вторые входы которых поступают сигналы от блоков 2 обобщения первого уровня, которые вырабатывают оценки микроситуаций (обобщенных ситуаций) !5 в соответствии с уровнями сигналов датчиков блока 1. Таким образом выработаны сигналы, важности оценок микроситуаций с помощью блоков 2, 5, 6.,20 На входы блока 7 обобщения второго уровня поступают оценки микроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок 7 по заданному критерию Г, предположим вида 25 *м 3m f54( число параметров оценки, численная оценка макроситуации, 30 оценивают вариант решения, соответствующий данному набору оценок мак- роситуаций. Величина оценки варианта решения запоминается в блоке 8, памяти, а затем сравнивается с другими оценками на схеме 9 сравнения, на выходе которой вырабатывается. сигнал, соответствующий оценке лучшего варианта решения, соответствующего заданной исходной ситуации (заданному диапазону изменения параметров объекта). Блоки 10 и 11 предназначены для определения оценки последствий решения,имеющегося на выходе схемы 9 сравнения, путем экстраполяции най- 45. денного решения на заданный временной интерВал. Данная часть устройства работает следующим образом. где п Со схемы 9 сравнения на блок 10, оценивающий последствия принятого решения, поступает сигнал по первому входу, соответствующий оценке лучшего варианта решения в пределах. заданной исходной ситуации. В блоке 10 на основе сигналов, поступающих от блоков 2 обобщения первого уров1 ня, и найденного варианта решения исходная ситуация экстраполируется на заданный временной интервал и оценивается ситуация, полученная пос-60 ле.экстраполяции, причем если ситуация оценивается выше исходной, то с блока 10- на первый вход блока 11 запрета поступает разрешающий сигнал и со схемы сравнения на исполни- 65 тельный бЛок 12 поступает сигнал, определяющий управление по лучшему варианту решений в пределах заданной исходной ситуации и с учетом оценки принятого решения. В противном случае на первый вход блока 11 запрета с блока 10 поступает запрещающий сигнал и продолжается поиск лучшего варианта решения с учетом последствий принятого решения. Предлагаемое устройство может использоваться при управлении объектами с ограниченными ресурсами управления, которые в процессе функционирования детермированно либо стохастически меняют режим работы, что ведет к необходимости изменения закона и структуры оптимального управления в соответствии с новыми значениями весовых коэффициентов ),и. Так, например, параметрами обобщения первого уровня могут являться квадратичный критерий (Т вЂ” время переходного процесса) Т и Ъ= > E х, dt, б критерий минимума расхода энергетических ресурсов на управление U dt Р. и критерий быстродействия т 3,= Sdt. о Тогда предлагаемое устройство для, каждой области фазового пространства, где находится в данный момент изображающая точка системы (х 6 (х"„, х"" )), формирует соответствующее оптимальное управление путем изменения весовых коэффициентов при переходе в соседнюю область фазового пространства. При многопроходной многослойной автоматической дуговой сварке кольцевых швов толстостенных иэделий требуется поиск оптимального режима сварки в зависимости от номера слоя, количественных характеристик дефектов разделки и т.д. Предлагаемое устройство позволяет решить задачу выбора оптимального режима сварки (напряжение, скорость прохода) путем изменения весовых коэффициентов обобщенного критерия при изменении но-, мера слоя, ширины разделки и т.д. Эффективность устройства выбора оптимальных решений определяется расширением его функциональных.возможностей по сравнению с известными устройствами и выражается через следующие факторы: решена задача изменения приоритета частных критериев оценки в зависимости от заданной исходной ситуации; решена функциональная возможность применения устройства выбора QIlTHMMbHblx e eHllA R ogåíки состояний и управления технологическими объектами при изменении внеш926671 них воздействий и требований к качеству управления. Формула изобретения Устройство для выбора оптимальных решений по авт. св. Р 549815, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выбора оптимальных решений за счет оператив-. ного изменения критериев оценки, в него введены блок кодирования весовых коэффициентов и блок пороговых элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока кодирования весовых . коэффициентов, каждая группа выходов которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы 5 блока пороговых элементов соединены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации. Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 549815, кл. G 06 G 7/122, 1975 (прототип). 926671 Хк «Х а „г ° ° ° Ф ° ° ° ° Ф ° ° ° ° ° ° ° ° Ф Х, «и К д Xn з 4 гР 4т Составитель A.ßèöêoâ Редактор А.Мотыль Техред А. Бабинец КорректорА. Гриценко Заказ 2983/42 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ж Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
