Устройство поиска параметров оптимального управления Советский патент 1987 года по МПК G06G7/122 

1 1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработке автоматизирован ных систем управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение эффективности технологического процесса.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока оценки послед ствий принятого решения; на фиг. 3 - функциональная схема блока обобщения первого уровня; на фиг. 4 - функциональная схема блока памятиJ на фиг. 5 - функциональная схема блока сравнения вариантов решений, на фиг. 6 - функциональная схема, блока запрета, на фиг. 7 - функциональная схема объекта управления для рассма риваемого примера на фиг. 8 - функциональная схема блока сравнения вариантов решений для рассматривемого примера.

На чертежах приняты обозначения: входы 1;,1 устройства, блок 2 оценки последствий принятого решения, блоки 3/-3 обобщения первого уровня

, блоки установки весовых

коэффициентов, блоки 5,-5ц датчиков ранга параметров, блок 6 обобщения второго уровня, блок 7 памяти, блок

8сравнения вариантов решений, блок

9управления датчиками ранга парамет ров, блок 10 запрета, выходы 11,-11 устройства, вторые входы устройства, блок 13 математической модели, блок 14 сравнения, блоки 15 задания технологических ограничений, девшфратор 16, элемент ИЛИ 17, выход блока 18, первый вход 19, элемент И-НЕ 20, распределитель 21, элементы И 22, регистры 23, элементы ИЛИ 24, выходы 25 блока, входы 26, первый регистр 27, элемент 28 сравнения, элементы И 29, второй регистр 30, вы ходы 31, элемент 32 сравнения, элементы К ЗЗэ элемент НЕ 34, выходы

35 и 36, элементы И 37, первый интег ратор 38, квадратор 39, усилитель 40 компаратор 41, второй интегратор 42, компаратор 43, первый 44 и второй 45 ключи, элемент НЕ 46, регистры 47-49, усилитель 50.

Устройство поиска параметров оптимального управления работает следующим образом.

Исходная ситуация в вид,е сигналов .., ..., х, характеризуюпщх изменеX

970802

ния выходных параметров технологического процесса, с входа 1 устройства поступают на первые входы блока 2 оценки последствий принятого ре, шения и на входы блоков 3 -3 обоб- Jл

щения первого уровня. При этом в блоке 2 оценки последствий принятого

решения физические величины х

1 х параметров оценки, измеренные на

fO предьщущем шаге поиска экстремума параметра -управления, подаются соответственно на первые входы 1,-1

«г f1

блока 13 математической модели технологического процесса. Одновременно

f5 на вторые входы 12 -12 блока 13 ма1 м1

тематической модели подаются физические величины у , ..., у вектора у от вторых входов 12 устройства.

Величины вектора У (у , ...,у 20 соответствуют найденным значениям m параметров управления на шаге t. .

Блок 13 прогнозирует изменения выходных параметров технологического процесса при предполагаемых значе- 25 ниях параметров управления , ...,

у;„ . С выхода блока 13 значения ; , ..., х поступают на первые

X

1

ti

входы блоков сравнения 14, ...,14, на вторые входы которых поступают

30 напряжения с Е:ЫХОДОВ блоков задания технологических ограничений 15,..., соответствующие ограничениям на выходные параметры технологического процесса.

j . Если значение выходного параметра

ограничениям

JMMH

X .

X .

(1)

то с вых ода блока сравнения 14 поступает на вход дешифратора 16 единичный сигнал. Если условие (1) не выполняется j то на выходе блока 14- 45 нулевой уровень сигнала.

Если изменения выходных параметров технологического процесса для заданных значений параметра управле- 5Q ния не выходят за пределы технологических ограничений, то на выходе 18 элемента ИЛИ 17 единичный сигнал, т.е. .блок 2 оценки последствий принятого решения характеризует величи- ны параметров управления у , ...,у как выбранные верно устройством поиска экстремума параметров управления,, В противном случае, если изменения вь{ходных параметров отклонены

3

выходе

18 нулевой

от нормы, то на потенциал.

Одновременно с подачей сигналов X ,, ., ., х на выходы 1 блока 2 оценки последствий принятого решения данные сигналы подаются на входы блоков 3 -3f, обобщения первого уровня, в которых вырабатываются сигналы оценок макроситуаций по заданным критериям У; .

В блоках установки весовых коэффициентов 4,-4п численные оценки макроситуаций умножаются на весовые коэффициенты, величины которых подаются на вторые входы блоков с выходов блоков 5,-5 датчиков ранга параметров. Причем в i-м блоке установки весовых коэффициентов 4j формируется сумма d; Fj.

На входы блока 6 обобщения второго уровня поступают оценки макроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок 6 обобщения второго уровня по заданному критерию F оценивает вариант решения, соответст1

§

вующий данно набору оценок макроситуаций. Величина оценки варианта решения данного такта запоминается в блоке 7 памяти, а затем сравнивается с оценкой на предьщущем такте F блоком 8 сравнения вариантов решения.

Величина критерия F снимается с выходов блок-а 6 в виде двоичного кода, который в общем случае подается- на входы блока памяти 7 и записьшает ся в регистр 27. Если код регистра 27 больше кода регистра 30, то элемент 28 сравнения разрешает запись .кода регистра 27 в регистр 30 на дующем такте. В блоке 8 сравнения вариантов решений элемент 32 сравнения сравнивает два кода, подаваемы на первую 26 и вторую 31 группы входов. Если код, подаваемый на входы Z6, меньше кода на входах 31, то на выходе элемента сравнения 32 не будет потенциала, а на выходе 36 блока 8 будет потенциал. Б работу включается блок 9 управления датчиками ранга параметров.

Блок сравнения 8 работает следующим образом (фиг. 8).

На первый вход 26 поступает аналоговая величина F , (потенциал напряжения), на второй вход 31 величина FJ., , компаратор 43 при условии, если F,- F- , имеет на выходе нулевой потенциал, а если F; , F, ,

10

2970804

имеет на выходе единичный потенциал. Соответственно на втором выходе 35 блока 8 ноль, либо единица. Потенциалом с выхода компаратора 43 либо элемента НЕ 46 открываются соответствующие аналоговые ключи 38 или 39, напряжение с выходов которых подается на входы аналогового элемента, собранного на регистрах 47-49 и усилителе 50 постоянного тока. Причем, на первом выходе 36 блока 8 присутствует максимальная величина 1 рите- рия F.

Если на втором выходе блока 8 сравнения вариантов решения нулевой потенциал, то включается в работу блок 9 управления датчиками ранга параметров, который работает следующим образом (фиг. 3).

В регистрах 23 -23гр хранятся наборов значений нормированных величин весовых коэффициентов. Если на первый 19 либо на второй 18 входы блока 9 подан нулевой потенциал, то на выходе элемента И-НЕ 20 будет единичный потенциал и распределитель 21 включается в работу, т.е. если на i-1 такте работы устройства поиска экстремума параметра управления потенциал бып на j-ом выходе распределителя 21 и на i-oM такте работы

J5

20

25

30

35

40

-- х

получена величина FJ F., , то распределитель на (i+1)-oM такте переключится и потенциал будет на (j+1)- ом выходе распределителя 21, а значения весовых коэффициентов, хранящиеся в регистрах 23 ; „-23;, р, через

и

Г) / « / (1

на входы блоков 5 -5

) -7

.14-fP

соответствующие элементы И 22 элементы ШШ 24.-24 будут поданы

45

га параметров код величины cij регистре 23 , элементы И Ш1И

„ датчиков ран- Причем k-разрядный t , хранящейся в будет подан через

24, -24, 25 блока

с

22

f

9 будет подан на входы

на входы элементов и через выходы

0

соответствующего блока 5р. В блоках дискретные величины кодов нормированных весовых коэффициентов преобразуются в аналоговые величины. Если на (i+l)-oM такте величина F,-, то распределитель 21 ка 9

, .„ распределитель вновь переключится, и на (i + + 2)ом такте сигнал будет на (j 2)-м выходе распределителя 15.

Аналогично описанному происходит запуск распределителя 21 в блоке 9 управления датчиками ранга параметров при появлении нулевого сигнала

с блока 2 оценки последствий принятого решения.

: Таким образом, значения весовых коэффициентов, как многомерные функции, будут выбираться для поиска экстремальных значений параметров управления, при которых выходные величины процесса удовлетворяют технологическим ограничениям.

Значения наборов oLpзаносятся в регистры 23 при настройке устройства исходя из условия

г

наборов ct-, выбирается

как компромисс между точностью поиска экстремума параметров управления и сложностью реализации блока 9.

При поступлении на управляющий вход 18 блока запрета 10 сигнала с выхода блока 2 (фиг. 6) на выходы 11 устройства подается код, соответствующий величине критерия оптимальности при заданном векторе у { У у , о.., у 1 управляющих воздействия. Предпагаемое устройство может использоваться при управлении объектами с ограниченными ресурсами управления, которые в процессе функционирования меняют режим работы, что ведет к необходимости изменения закона и структуры оптимального управления в соответствии с новыми значениями весовых коэффициентов d g

Формула изобретения

Устройство поиска параметров оптимального управления, содержащее

блок оценки последствий принятого решения, входы которого соединены с входами устройства и блоков обобщения первого уровня, выходы которых соединены соответственно с входами

блоков установки весовых коэффициентов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами блоков .датчиков ранга параметров, а выходы - с входами блока обобщения второго

уровня, выходы которого соединены соответственно с первыми входами блока сравнения вариантов решения и, через блок пг1мяти - с вторыми входами блока сравнения вариантов решения, выходы которого соединены с входами блока запрета, вторые входы блока оценки последствий принятого решения соединены с вторыми входами устройства, отличающееся

тем, что, с целью повьшения эффективности технологического процесса, введен блок управления датчиками ранга параметров, вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения вариантов решения, второй вход - с управляющим входом блока запрета и выходом блока оценки последствий принятого решения, а выходы соединены с cooтвeтcтвyюш йI входами блоков

датчиков ранга параметров.

ония

mfxHOffoet/ifK Mfjf о оничений

jk

f h In Пш 12щ Фиъ.1

; 1 гзгр I

фиг. 3

.

Изобретение относится к вычислительной тегхнике и может быть использовано при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение эффективности технологического процесса. Устройство поиска параметров оптимального j.i- равления содержит входы 1, блок 2 оценки последствий принятого решения, блоки 3 обобщения первого уровня, блоки 4 установки весовых коэф- фиlJ eнтoв, блоки 5 датчиков ранга параметров, блок 6 обобщения второго уровня, блок 7 памяти, блок 8 сравнения вариантов решений, блок 9 управления датчиками ранга параметров, блок 10 запрета, выходы 11, вторые входы 12. 8 ил. с & сл го со vl о оо о cffuf.i

Редактор Т.Парфенова

Составитель В.Башкиров

Техред М.Моргентал Корректор И.Эрдейи

Заказ 1347Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.7