Адаптивный прогнозатор Советский патент 1985 года по МПК G05B13/02 

нения, выход первого квадратора под ключей через последовательно соединенные четвертый блок сравнения и первый интегратор к первому входу Первого блока деления, выход второго квадратора подключен перез последовательно соединенные пятый блок сравнения и второй интегратор к первому входу второго блока деления, выход первого блока задеряаси подключен через последовательно соединенные первый блой Умножения, седьмой блок сравнения и третий интегратор к второму входу первого блока деления, выход второго блока задержки подключен через последовательно соединенные второй блок умножения, девятьй блок сравнения и четвертьй интегратор к второму вхо182486

ду второго блока деления, выходы ; первого, второго и четвертого ин- теграторов соединены с вторыми входами соответственно четвертого, пятого и девятого блоков сравнения, вход экстраполятора соединен с первым входом шестого блока сравнения, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход экстраполятора соединен с вторым входом второго сумматора и через третий блок задержки с вторьм вхбдом шестого блока сравнения, выходы первого и второго блоков деления соединены с первым |И вторым входами восьмого блока сравнения, выход которого соединен с заправляющим входом переключателя ,

АДАПТИВНЬЙ ПРОГНОЗАТОР, содержащий первый, второй, третий, четвертый, пятьй, шестой, седьмой, восьмой, девятый блоки сравнения, первый ограничитель, первый сумматор, первый, второй, третий, четвертый интеграторы, первьй, второй и третий блоки задержки, первый, второй, третий блоки умножения, последовательно соединенные десятый блок сравнения, второй ограничитель, пятый интегратор и одиннадцатый блок сравнения, последовательно соединенные двенадцатый блок сравнения, шестой интегратор, масштабирующий блок и второй сумматор,причем выход седьмого блока сравнения соединен с входом третьего интегратора, выход пятого интегратора соединен с вторым входом одиннадцатого блока сравнения, выход шестого интегратора соединен с первым входом двенадцатого блока сравнения, выход третьего интегратора соединен с первым входом седьмого блока сравнения, отличающийся тем,, что, с целью повьшения точности прогнозирования целевой переменной, в него введены переключатель, седьмой интегратор, первый и второй квадраторы, первый и второй блоки деления, экстраполятор, выполненный в виде форсирующего звена, причем второй вход десятого блока Sf сравнения соединен через последоваW тельно соединенные первый блок сравнения, второй блок сравнения, первый ограничитель и седьмой интегратор с первым входом первого сумматора, выход которого через третий блок сравнения соединен с первым информационным входом переклю00 чателя, второй информационный вход которого соединен с выходом одиннад41ь цатого блока сравнения, с входом 00 Од первого блока задержки и входом первого квадратора, вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с выходами пятого и седьмого интеграторов, выход пятого интегратора соединен с вторым входом первого сумматора второй вход одиннадцатого блока сравнения соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входами второго блока задержки и второго квадратора, выход переключателя соединен с вторым входом двенадцатого блока срав

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано при построении систем управления объек тами, целевые переменные которых и меряются с запаздьшанием, а косвен ные переменные -.без запаздывания Модель влияния приращений косвенных переменных на приращения це левых переменных в операторной фор имеет вид W(p) , где k - коэффициент пересчета; Т - постоянная времени. Статические свойства полезных составляющих и помех измеряемых переменных являются нестахщонарньм Цель изобретения - повышение то ности прогнозирования целевой пере менной. На чертеже представлена блок-сх ма адаптивного прогнозатора. Адаптивный прогнозатор содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый блоки сравнения 1-9, первый ограничитель 10, пер вый сумматор 11, первый, второй, третий и четвертый интеграторы 12-15, первый, второй и третий блоки задержки 16-18, первый и второй блоки умножения 19 и 20, десятый блок сравнения 21, второй ограничитель 22, пятый интегратор 23| одиннадцатый блок сравнения 24, двенадцатый блок сравнения 25, шестой интегратор 26, масштабирующий блок 27, второй сумматор 28, переключатель 29, седьмой интегратор 30, первьй и второй квадраторы 31 и 32, первый и второй блоки деления 33 и 34 и экстраполятор 35. Экстраполятор 35 представлен реальным формирующим звеном с передаточной функцией гр , 1 тт/ ч Р W(p) - Переключатель содержит нормально замкнутый ключ, нормально разомкнутый ключ и сумматор, причем выходы ключей соединены с входами сумматора, вход нормально замкнутого ключа соединен с первым входом, вход нормально разомкнутого ключа соединен с вторым входом переключателя, управляющие входы ключей соединены с управляющим входом переключателя, выход сумматора подключен к выходу переключателя. 3 На чертеже o6o3Ha4eHo,:V(t) - ко венная переменная в момент времени t; V(t:) - сглаженное значение косвенной переменной на первом ypoBHejV - (t) - сглаженное значение косвенной переменной на втором уровне; Y(t) - целевая переменнаяj У(ь+10 - спрогнозированное на интервал Т значение целевой переменной. Прогнозатор работает следующим образом. В исходном сигнале V{t) вьщеляются две низкочастотные () составляющие V(t) и V(t)+V - (t),. приращения относительно которых ) V(t) - ) ду- (t) v(t) - v(t) - v (t поступают на информационные входы переключателя 29. Адаптация базового уровня сигнала V(t) заключается в том, что при прогнозе целевой переменной используют приращения косвенной переменной AV(t) и дУ (t) относительно той базовой составляющей, которая наиболее связана с ошибками экстраполяции целевой переменной. Для этого сигнал о косвенной переменной V(t) поступает на вход десятого блока 21 сравнения, где из него вычитается выходной сигнал пятого интегратора 23 о сглаженном значении косвенной переменной первого уровня ). Выходной сигнал первого блока 1 сравнения проходит через второй ограничитель 22, где срезаются большие выбросы сигнала, и поступает на пятьй интегратор 23 Выходной сигнал пятого интегратора 23вычитается в одиннадцатом блоке 24из входного сигнала V(t) и с вы хода одиннадцатого блока 24 сравнения на второй информационный вход переключателя поступает сигнал о приращении uV(t) сигнала V(t) относительно его низкочастотной сос тавляющей первого уровня. Сигнал о приращении ЛУ (t) посту пает с выхода первого блока 1 сравнения на первый вход второго блока 2 сравнения, где из него вычитается сигнал с выхода седьмого интегратор 30. Выходной сигнал второго блока 2 сравнения проходит через первьш огр ничитель 10, где срезаются большие 864 выбросы сигнала, и поступает на вход седьмого интегратора 30. Сигнал с выхода седьмого интегратора 30 о сглаженном значении косвенной переманной на втором уровне V 4t) алгебраически сз ммируется в первом сумматоре 11 с сигналом о сглаженном значении косвенной переменной на первом уровне. Выходной сигнал третьего блока 3 сравнения о величине приращения косвенной переменной V(t) относительно ее второй низкочастотной составляющей V (t)+V(t) поступает на первьш информационный вход перек.тдачателя 29. Степень связр приращений косвенной переменной ) и ) с огдибками экстраполяции оценивается с помощью показателя, являющегося аналогом коэффициента корреляции.Дня расчета показателей & (t Гдуй текущее значение сигнала о целевой переменной Y(t) в шестом блоке 6 сравнения вьгаитается из сигнала об экстраполированном значении целевой переменной Y ((;) (t) Y(t) - Y(t). Сигнал об ошибке экстраполяции поступает на вторые входы первого 49 и второго 20 блоков умножения. На первые выходы первого 19 и второго 20 блоков умножения поступают с выходов первого 16 и второго 17 блоков задернски сигналы о приращениях косвенной переменной 4V(t) и /jV (t), задержанные на время 1. Сигналы о произведениях uV(t)-(t) и &V (t)-(t) с выходов первого 19 и второго 20 блоков умножения сглаживаются. Дпя этого из выходных сигналов блоков умножения в седьмом 7и девятом 9 блоках сравнения вьпттаются выходные сигналы третьего 14 и четвертого 15 интеграторов. Сигналы с выхода седьмого 7 и девятого 9 блоков сравнения поступают на входы третьего 14 и четвертого 15 интеграторов. Сглаженные значения сигналов о произведениях AV(t). E;(t) и AV (t)- (t) поступают на вторые входы блоков деления. 8блоках деления эти сигналы нор мируются на дисперсию V(t) и AV(t)i Это позволяет исключить влияние aбcoJдатнoй величины приращений uV(t и AV(t) на показатели (t) и (t).

Для расчета дисперсии сигналов uV(t) и 4V- (t) сигналы о приращениях AV(t) и dV (t) возводятся в квадрат в первом 31 и втором 32 квадратах и затем сглаживаются. Для этого сигналы с выходов первого 31 и второго 32 квддратов поступают на первые входы четвертого А и пятого 5 блоков сравнения, где из них вычитшотся сигналы с выходов первого 12 и второго 13 интеграторов. Сигналы о разности с выходов четвертого 4 и пятого блоков сравнения поступают на входы первого 12 и второ го 13 интеграторов. Сигналы о дисперсии приращений AV(t) и 4V - (t) поступают на первые входы первого 33 и второго 34 блоков деления. Таким образом на выходах первого 33,и второго 34 блоков деления получаются показатели r,ji(t) и ), характеризующие степень связи 4V(t) и 4V - (t) с ошибками экстраполяции (t) целевой переменной. Сигнал о разнице

л / - м E поступает на управляющий вход переключателя 29. Выход переключателя 29 подключается к первому информационному входу, если , и ко второму информационному входу, если f. 0 Для этого сигнал о разнице сГ посту пает на управляющие входы нормально .замкнутого и нормально разомкнутого ключей переключателя 29. При сГ /О нормально замкнутый ключ замкнут и сигнал с первого входа переключателя поступает через сумматор переключателя 29 на выход переключателя 29, при этом нормально разомкнутый ключ разомкнут. Если сЛ О, то нормальнй разомкнутый ключ замыкается, а нормально замкнутый ключ размыкается и

на выход переключателя 29 поступает сигнал с второго входа переключателя.

Выходной сигнал переключателя 29 о приращении косвенной переменной преобразуется в приращение целевой переменной в модели влияния приращений косвенной переменной на приращение целевой переменной. Для этого сигнал о приращении косвенной переменной поступает на вход двенадцатого блока 25 сравнения, где из него вычитается сигнал с выхода шестого интегратора 26. Сигнал о разнице с выхода двенадцатого блока 25 сравнения подается на вход шестого интегратора 26. Выходной сигнал шестого интегратора 26 поступает на вход масштабирующего блока 27. На выходе масштабирующего блока 27 получается сигнал о приращении целевой переменной dY(t) за счет приращения косвенной переменной.

Прогнозируемое значение сигнала о целевой переменной определяется как сумма экстраполируемого значени целевой переменной ) и приращения дY(t).Для этого сигналы с вьпсода экстраполятора 35 об экстраполируемом значении Y (t+r) и выхода масштабирующего блока 27 о приращении целевой переменной 4Y(t) суммирзпотся во втором сумматоре 28. На выходе второго сумматора 28 получается сигнал о прогнозируемом знчении целевой переменной YCt+Tr).

Изобретение позволяет повысить точность прогноза целевой переменной за счет адаптивного выделения базовой составляющей косвенной переменной. Использование предлагаемого адаптивного прогнозатора при производстве пластмасс повышает точность прогнозирования целевой переменной на 5%.