Устройство для контроля показателей качества управления процессом Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

ния является также простота изменения шкалы оценок частных показателей (они используются в логических матрицах при формировании комплексных показателей качества управления. Эти изменения могут быть осуществлены путем изменения положения соответствующих тумблеров задатчика коэффициента. Простой механизм изменения шкалы оценок позволяет сократить заг раты на разработку и эксплуатацию устройства в условиях изменения технологического процесса, 1 з.п,-ф-лы, 5 ил,

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для контроля показателей качества управления в автоматизированных системах управления (АСУ). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и качества рекомендаций АСУ. Устройство для контроля показателей качества управления процессом содержит: два логических блока, два блока многоуровневого сравнения, блок синхронизации, задатчик коэффициентов, блок индикации, вычислительный блок, а логический блок содержит сумматоры и узлы умножения, блок многоуровневого сравнения состоит из п узлов нормирования и п -1 мультиплексоров. Узлы нормирования содержат логические элементы И, ИЛИ, элементы сравнения управления процессом. Данное устройство, обладая функциями автоматического определения и индикации показателей, позволяет обслуживающему персоналу давать заключение о качестве фактического управления процессом и о качестве рекомендаций АСУ по одному соответствующему комплексному показателю, без анализа каждого из имеюпщхся и частных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ. Это позволяет значительно сократить время, необходимое для принятия соответствующего л решения о качестве фактического управления и о качестве рекомендаций АСУ и, тем самым, позволяет повысить производительность труда обслуживающего персонала. Процент повышения производительности труда обслуживающего персонала по оценке качества . управления при использовании предла|О гаемого изобретения зависит от числа х ц частных показателей качества фактического управления процессом и ка:о :л чества рекомендаций АСУ. Введение в изобретение автоматического формирования комплексных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ вместе с повыщением производительности труда обслуживающего персонала значительно повышает точность и объективность оценки качества управления за счет исключения субъективного фактора (обслуживающего персонала) путем автоматического формирования комплекс{апс показателей. Достоинством изобрете

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля показателей качества управления в автоматизированных системах управления

(АСУ),

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и качества рекомендаций АСУ,

На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - функциональная схема логического блока; на фиг,3 - функциональная схема блока многоуровневого сравнения; на фиг,4 функциональная схема узла нормирования; на фиг,5 - матрицы логической свертки.

В соответствии со структурной схемой (фиг,1) устройство для контроля показателей качества управления процессом содержит первьй 1 и второй 2 входы устройства, задатчик 3 коэффициентов, первый 4 и второй 5 логические блоки, блок 6 индикации,, первый 7 и второй 8 блоки многоуровневого сравнения, вычислительный блок 9 и блок 10 синхронизации,

В соответствии с функциональной схемой (фиг,2) логический блок 4 (5) содержит первый 11, второй 12, третий .13 и четвертый 14 входы, h уз,лрв; умножения 15 и сумматоров 16, выход 17,

В соответствии с функциональной схемой (фиг.З) блок 7 (8) многоуров невого сравнения содержит первый 18 и второй 19 входы, п узлов 20 нормирования, и -1 мультиплексоров 21 и вьпсод 22,

В соответствии с функциональной схемой (фиг,4-) узел 20 нормирования содержит первьй 23 и второй 24 входы, .первый 25, второй 26 и третий 27 зле, менты сравнения, первьй 28 и второй 29 элементы И, первьй 30 элемент ИЛИ и выход 31,

Первьй 1 вход устройства подключен к датчикам параметров технологи0 ческого процесса (не показан).

Второй 2 вход устройства подключен к блоку моделирования АСУ (не показан), определяющего значения параметров технологического процесса,

5 KOToptie бьши бы получены в случае, если бы вместо фактически реализованных управления технологическим процессом были бы реализованы рекомендации АСУ,

0 Задатчик 3 коэффициентов предназначен для хранения и непрерывной выдачи двоичных кодов коэффициентов в первьй 4 и иторой 5 логические блоки, в первый 7 и второй 8 блоки мно5 гоуровневого сравнения, а также в блок 6 индикации, Задатчик 3 коэффициентов может быть выполнен в виде постоянного ийи перецрограммируемого запоминающего устройства на интег0 ральных микросхемах/ В рассматриваемом (простейщем) случае задатчик 3 коэффициентов выполнен в виде набора тумблеров, каждый из которых формирует один разряд двоичного кода

соответствующего коэффициента,

Первьй 4 и второй 5 логические блоки предназначены для определения показателей соответственно качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ, Б соответствии с фиг,4 логический блок 4(5) работает следующим образом. Двоичные коды параметров поступают с входа I1 блока 4(5) на входы соответствующих узлов 15 нормирования и запоминаются в них по синхросигналу, который поступает на вход синхронизации узлов 15 с второго 13 входа блока 4(5, i -и узел 15 вьшолняет операцию умножения двоичных кодов параметра (р; технологического процесса на двоичный код коэффициента (а;), которые поступают на его входы соответственно с входов блока 4 (5) , Операция умножения осуществляется узлами 15 син:Хронно, Двоичный КОД результата произведения (р;а;) поступает с выходов 1-го узла 15 на первые входы п -го сумматора 16, на другие входы которого поступает коэффициент ( ) с ;входа 12 блока 4(5). Операция сложения осуществляется по синхроимпульсу который поступает на третий вход сум матора 16 с входа 14 блока 4(5), С выхода i-го сумматора 16 двоичный код i-го показателя качества (К) пос тупает на выход 17 логического блока 4(5). Таким образом, по каждому из И параметров (Р) технологического процесса блок 4(5) осуществляет определение соответствующего показателя качества (К) в соответствии с уравнением К; Pj.a; + b,- . Блок 6 индикации предназначен для индикации двоичных кодов показателей качества фактического управления, по казателей качества рекомендаций АСУ, результатов сравнения этих показателей, комплексных показателей качества фактического управления и рекомен даций АСУ, а также коэффициентов, ис пользуемых при определении вьщ1епере- 40 кой

численных показателей.

Блок 6 индикации содержит последовательно соединенные регистр и элементы индикации с соответствующими гравировками. Двоичные коды показателей и коэффициентов поступают с первого-восьмого входов блока 6 на входы его регистра и запоминаются в нем по синхросигналу с щестого входа блока 6. С выходов регистра двоичные коды показателей и коэффициентов непрерывно поступают на элементы индикации и управляют последними.

Регистр блока 6 выполнен по тйповым схемам на интегральных микросхемах серии 133. Элементы индикации вы полнеиы на микросхемах серии 341.

характер. На первом уровне производится попарно объединение показателей, причем один из объединяемых показателей принимается за основной, а другой - за дополнительный. На втором уровне производится попарное объединение комплексных показателей, полученных на первом уровне и опять один из объединяемых показателей принимается за основной, а другой - эа дополнительный. Этот процесс продолжается до получения одного комплексного показателя.

Число уровней сравнения можно выразить через число объединяемых показателей (п)путем определения вспомогательного коэффициента d согласие выражению Пердый 7 и второй 8 блоки много- уровневого сравнения предназначены для определения соответственно комплексного показателя качества фактического управления процессом и комплексного показателя качества рекомендаций АСУ, Определение комплексного показа- . теля производится с использованием аппарата лоптческой (смысловой) свертки,При таком типе функциональной свертки отдельных показателей в комплексный показатели делятся на основные и дополнительные, причем невысокое значение дополнительных показателей не ухудшает результирующий комплексный показатель, а высокие значения дополнительных показателей могут только улучщить комплексный показатель. При логической (смысловой)свертке каждый показатель нормируется, В рассматриваемом случае используется 4-бальная шкала, т.е. весь диапазон изменения величины показателя разбивается на четыре поддиапазона и каждому поддиапазону присваивается сценка по 4-бальной шкале. Аппарат логической (смысловой) свертки поясняется с помощью матриц логической (смысловой) свертки, изображенных на фиг.5. В первом столбце каждой логической матрицы проставлены оценки основного показателя, а в первой строке - оценки дополнительного показателя попарно объединяемых показателей. На пересечении строк и столбцов проставляются оценки комплексного показателя. Процесс логичессвертки носит многоступенчатый а затем округления полученного значе ния коэффициента d до ближайшего целого числа в сторону увеличения, В соответствии с фиг.З блок 7(8) многоуровневого сравнения работает следующим образом. Значения п показателей в двоичных кодах поступают с входа 19 блока 7(8) на входы узлов 20 нормирования, а с входа 18 блока 7(8) на входы узлов 20 поступают дво ичные коды границ четырех поддиапазонов для каждого из ц показате;лей. В соответствии с фиг,А узел 20 нормирования работает следующим образом. Двоичные коды границ пo адиaпазонов значений показателя поступают с первого 23 входа узла 20 нормирования на первые входы первого 25, второго 26 и третьего 27 элементов сравнения, причем на первый 25 элемент сравнения поступает код верх ней границы первого поддиапазона, на второй 26 - код верхней гранищз второ го поддиапазона и на третий 27 - код верхней границы третьего поддиапазона, С второго 24 входа узла 20 нормирования на вторые входы первого 25 второго 26 и третьего 27 элементов сравнения поступает двоичный код, оп ределяющий текущее значение величин показателя. Если величина показателя соответствует первому поддиапазону (т.е. не превышает верхнюю границу первого поддиапазона), то на выходах всех (25, 26 и 27) элементов сравнения будет уровень логического О. Эти уровни, поступая на входы первого 28 и второго 29 элементов И, запирают их и с выходов этих элементов И (28 и 29) уровня логического О поступают через элемент ИЛИ. 30 на выход 31 узла 20 в виде значения младшего разряда кода поддиапазона текущего значения величины показателя. Старший разряд этого кода формируется на выходе второго 26 элемента сравнения и также поступает на выход 31 узла 20. Таким образом, если вели чина текущего значения показателя со ответствует первому поддиапазону, на выходе 31 узла 20 будет находиться крД первого поддиапазона который будет использоваться дальше как оценка величины показателя. Если величина текущего значения показателя находится в пределах второго подциапазона, т,е, текущее значение показателя превьш ает верхнюю границу первого поддиапазона и не превьшает верхнюю границу второго поддиапазона, то на выходе первого 25 элемента сравнения будет уровень логической 1, а на выходах второго 26 и третьего 27 элементов сравнения - уровни логического О. Эти уровни откроют элемент 29 И, поступая на его входы, и уровень логической 1 с выхода этого элемента 29 И поступает через элемент, 30 Ш1И на выход 31 узла 20 нормирования в виде младшего разряда оценки текущего значения показателя. В этом случае на выходе 31 узла 20 сформирован код 01, определяющий оценку текущего значения показателя. Аналогичным образом на выходе 31 узла 20 формируется код оценки 10 величины показателя, если его текущее значение соответствует третьему поддиапазону, и код 11 - если его текущее значение соответствует четвертому поддиапазону, С выхода первого узла 20 нормирования код оценки величины первого показателя поступает на первые управляющие входы первого мультиплексора 21, на вторые управляющие входы которого поступает с выхода второго узла 20 нормирования код оценки величины второго показателя, а на информационные входы этого мультиплексора 21 поступают с первого 18 входа блока 7(8) двоичные коды коэффициентов, формирующих матрицу логической (смысловой) свертки и представляющих набор двоичных кодов оценок комплексных показателей для двух объединяемых показателей , В зависимости от кодов оценок величин двух объединяемых показателей, которые- поступают на первые и вторые управляющие входы мультиплексора 21, на выход мультиплексора 21 коммутируется с соответствующего его информационного входа код оценки комплексного показателя. Аналогичным образом на первой ступени логической свертки попарно объединяются все П показателей с помощью мультиплексоров 21, На последующих ступенях свертки объединяются в соответствии с вьппеописанным алгоритмом с помощью мультиплексоров 21 показатели, полученные на предыдущих ступенях. Двоичный код оценки комплексного показателя поступает с выхода мультиплексора 21 последней ступени свертки на выход 22 блока 7 (8). Мультиплексоры 21, элементы сравнения 25, 26, 27, элементы 28, 29 И и элемент 30 ИЛИ блока 7(8) многоуровневого сравнения выполнены по ти повым схемам на интегральных микросхемах серии 133. Вычислительный 9 блок предназначен для определения разности значений )rt показателей качества фактического управления и значений соответствуюп1их h- показателей качества рекомендаций АСУ, Двоичные коды показателей качества фактического управления поступают на первые входы блока 9, а на его вторые входы поступаю двоичные коды показателей качества рекомендаций АСУ. ; Вычислитель содержит Л сумматоров которые производят операцию вычисления разности значений соответствующих пар показателей. Блок 10 синхронизации обеспечивает необходимую очередность выполнения 25 операций в устройстве путем выдачи со своих выходов трех сдвинутых друг относительно друга по времени последовательностей синхроимпульсов. Блок 10 синхронизации содержит последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов который выполнен на последовательно соединенных счетчиках и дешифраторе. Задающий генератор, счетчик и дешифратор выполнены по типовым схемам на интегральных микросхемах серии 133. В соответствии с фиг.1 устройство для контроля показателей работает следующим образом. При включении питания все элементы памяти устройства устанавливаются в исходное состояние и запускается блок 10 синхронизации. Цикл работы устройства начинается . при появлении синхроимпульса на первом выходе блока 10. Этот синхроимпульс, поступая на третьи входы первого 4 и второго 5 логических блоков обеспечивает запоминание в них значений соответственно фактических параметров технологического процесса, поступающих со входа 1 устройства и параметров, которые были бы получены в случае, если бы вместо фактически реализованных управлений технологическим процессом были бы реализованы рекомендации АСУ и которые поступают 1 658 со входа 2 устройства. На этом заканчивается первый такт цикла работы устройства. Во втором такте цикла работы устройства (он заканчивается с окончанием синхроимпульса на втором выходе блока 10) в блоках 4 и 5 вычисляются значения соответственно показателей качества фактического управления и показателей качества рекомендаций АСУ. Перед приходом импульса на шестой вход блока 6 на выходах логических блоков 4 и 5 находятся двоичные коды соответственно показателей качества фактического управления и показателей качества рекомендаций АСУ. Одновременно на выходах первого 7 и второго 8 блоков сформированы соответственно комплексный показатель качества фактического управления и комплексньй показатель качества рекомендаций АСУ, а на выходе вычислителя 9 сформированы разности между значениями соответствукщих показателей качества фактического управления и показателями качества рекомендаций АСУ. Двоичные коды коэффициентов, необходимых для определения показателей качества и формирования комплексных показателей качества, поступают в первый 4 и второй 5 логические блоки, а также в первый 7 и второй 8 блоки многоуровнего сравнения с выходов задат- чика 3 коэффициентов. Одд1овременно коды указанных коэффициентов поступают на входы блока 6 индикации, на другие входы этого блока поступают ч из блока 4 двоичные коды показателей качества фактического управления про- цессом, из блока 5 - коды показателей качества рекомендаций АСУ, из блока 9 - коды разности между соответствующими показателями качества фактического управления и показателями качества рекомендаций АСУ, из блока 7 - двоичный код комплексного показателя качества фактического управления и из блока 8 - двоичный код комплексного показателя качества рекомендаций АСУ, В третьем такте цикла работы устройства по синхроимпульсу с третьего выхода блока 10 синхронизации происходит запоминание перечисленных вьппе кодов коэффициентов и показателей в блоке 6 и их индикация. На этом цикл работы устройства завершается. Последующие циклы аналогичны вьш еописанному, т;е, в

9

начале цикла фиксируются в блоках 4 и 5 текущие значения параметров npoi цесса, полученных при фактическом управлении и по рекомендации АСУ, затем вычисляются соответствующие показатели качества и в конце цикла эти показатели и коэффициенты, ис пользуемые при их определении, выводятся на индикацию,

Формулаизобре тения

чества рекомендаций АСУ, в него введены два блока многоуровневого сравнения, первые входы которых соединены с вторым выходом задатчика 5 коэффициентов и с третьим входом блока индикации, второй вход соответственно с выходом соотвётсвумщего логического блока и с соответствующим четвертым входом блока индиtO кации, пятые входы которого подключены к выходам соответствующих блоков многоуровневого сравнения, а выход вычислительного блока соединен с шееTbw входом блока индикации.

. 2

До/юл(