Устройство для прогнозирования технологических параметров Советский патент 1987 года по МПК G06F17/00 

1

Изобретение относится к автоматическому управлению.технологическими процессами и, в частности, к автоматическому прогнозированию технологических параметров, необходимых для оптимального управления объектами и случайным образом изменяющихся во времени.

Цель изобретений - повышение точности устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что за счет аппаратурной реализации полной математической модели случайного процесса, включ ающей как стационарную, так и нестационарную составляющие, более точного моделирования стационарной составляющей и адаптации к реальному процесс повышается точность прогноза технологических параметров, осуществляемого на основе одной реализации с проверкой по критерию Фишера, При этом коэффициенты а авторегрессионной модели стационарной составляющей случайного процесса п-го порядка определяются как корни системы линейных алгебраических уравнений с помощью известного цифровероят- ностного устройства.

.На фиг.1 и 2 представлено предлагаемое устройство.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 ввода данных, узел 2 расчета прогнозных значений, блок-3 индикации, двухпозиционный переключатель 4, первый генератор 5 тактовых импульсов, первый делитель 6 частоты, первый измеритель 7 среднего значения случайного процесса, первый алгебраический сумматор 8, коррелятор 9, первый блок 10 памяти, второй генератор 11 тактовых импульсов вычислитель 12 коэффициентов, вычислитель 13 критерия окончания счета, блок 14 сравнения, второй блок 15 памяти, первый 16 и второй 17 элементы ИЛИ.

Узел 2 расчета прогнозных значений (фцг.2) состоит из второго измерителя 18 среднего значения случаного процесса, второго алгебраического сумматора 19, блока 20 умножения, накапливающего сумматора 21, третьего генератора 22 тактовых импульсов и второго делителя 23 частоты.

Устройство рабртает следующим образом.

15

2903602

Сигналы с датчиков объекта поступают в блок 1 ., Считывание из блока 1 осуществляется генератором 5 и делителем 6 частоты при поступлении 5 сигнала (в случае необходимости рас- считьгоать новые значения коэффициентов авторегрессии а(п) с выхода блока 4. В противном случае управляющий сигнал с выхода блока 4 поступает в О узел 2.

В измеритель 7 поступают сигналы с выходов блока 1 и делителя 6 частоты. Производится оценка тренда, как среднего арифметического после- довательности значения на каждом из k заданных интервалов постоянства с помощью известных средств.

На вход сумматора 8 подаются сигналы с выходов блока 1 и изме- 20 рктепя 7, Вычитанием из элементов рассматриваемой последовательности соответствующих значений тренда формируется стационарная составляющая для k временных интервалов.

Сигнал с выхода сумматора 8 поступает в коррелятор 9. Полученные в нем корреляционные функции хранятся в блоке 15 памяти и поступают оттуда в вычислитель 12, где определяются коэффициенты а автор грессионной модели стационарной составляющей процесса как корни системь алгебраических уравнений с помощью известного устройства. Для определения по- 35 рядка авторегрессии, т.е. числа п, используется критерий Фишера F(n). В последовательно соединенных вычислителе 13, выполненном по известной схеме, и блоке 14 определяется значение этого критерия и проверяется условие F(n)0. В случае выполнения последнего условия коэффициенты ав25

30

40

50

торегрессии а поступают в блок 10. В противном случае сигнал с выхода 5 блока 14 поступает на вход генератора 11, с которого выдается сигнал для расчета коэффициентов авторегрессии а., .

Управление считьшанием информации из элементов узла 2 и блока 1 осуществляется генератором 22 и делителем 23 частоты по сигналу с.выхода переключателя 4.

В измерителе 18, на вход которого поступают сигналы с блоков 1 и 23, определяется оценка тренда т на текуп;ем интервале постоянства:

55

™u

k.I.n.

t-t

L - .«

В сумматоре 19, сигналы в который поступают с блоков 1, 23 и 18, определяется стационарная составляющая случайного процесса для текущего интервала постоянства:

А t блоке 20 рассчитываются п слагаемых уравнения авторегрессии

для 1, : .

1

+... 1 а„ t.,.,

для чего на вход блока 20 поступают сигналы с блока 10 и сумматора 10. Сигналы с выходов блоков 18 и 20 поступают в сумматор 21, где осущес вляется расчет прогнозного значения , технологического параметра, представляющего собой сумму оценки тренда Год на текущем интервале и и стационарной составляющей ,

f t+, in + аД + ...+ а„.„. .

Сигнал с блока 21 поступает на вход блока 3,. который выдает оператору прогнозное значение технологического процесса.

Формула изобретения

Устройство для прогнозирования технологических параметров, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, а также блок ввода данных, узел расчета прогнозньк значений, первый блок памяти и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства, оно содержит двухпо- зиционный переключатель, второй генератор тактовых импульсов, два элемента ИЛИ и последовательно соединенные первый измеритель среднего значения случайного процесса, первый алгебраический сумматор, коррелятор, второй блок-памяти, вычислитель коэффициентов, вычислитель критерия окончания счета и блок сравнения, соединенный первым и вторым выходами соответственно с входом первого блока памяти и с первым входом пер

2903604

вого элемента ИЛИ, второй вход и выход которого связаны соответственно с командным выходом второго блока памяти и с входом запуска второго 5 генератора тактовых импульсов, под- ключенно го выходом к входу управления считыванием второго блока памяти, информационный вход первого измерителя среднего значения случайно- 0 го процесса и второй вход первого алгебраического сумматора объединены и подсоединены к информационному выходу блока ввода данных, управляющий вход первого измерителя среднего 5 значения случайного процесса соединен с первым управляющим выходом первого делителя частоты, второй управляющий выход которого подключен через второй элемент ИЛИ к тактирующему вхо- 20 ду блока ввода данных, первые кон- такты двухпозиционного переключателя соединены с входом запуска первого генератора тактовых импульсов, узел расчета прогнозных значений содержит второй измеритель среднего значения случайного процесса, второй .алгебраический сумматор, блок умножения, накапливающий сумматор, третий генератор тактовьгх импульсов и

25

30

второй делитель частоты, первый уп0

5

равляющий выход которого соединен с тактирующими входами второго измерителя среднего значения случайного процесса и с тактирующим входом вто5 рого алгебраического сумматора, второй управляющий выход второго дели- 1теля частоты связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом управления считыванием второго блока памяти, информационный выход блока ввода данных подключен к информационному входу второго измерителя среднего значения случайного процесса и к первому информационному входу второго алгебраического сумматора, второй информационный вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу второго измерителя среднего значения случайного

процесса и, через блок умножения - к

;первому информационному входу накапг - ливающего сумматора, соединенного

вторым информационным входом и вы- ходом соответственно с выходом второго измерителя среднего значения случайного процесса и с входом блока индикации, второй вход блока умножения связан с выходом первого блока

онного переключателя подключены к входу запуска третьего генератора

ходом с входом второго делителя частоты.

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами и, в частности, к автоматическому прогнозированию технологических параметров, необходимых для оптимального управления объектами и случайным образом изменяющихся во времени. Цель изобретения - повышение точности устройства. Сущность изобретения состоит в том, что за счет аппаратурной реализации полной математической модели случайного процесса, включающей как стационарную, так и нестационарную составляющие, и адаптации к реальному процессу повышается точность прогноза .технологических параметров, осуществляемого по одной реализации случайного процесса с проверкой по критерию Фишера. 2 ил. i (Л jiND QD О СО