Устройство для определения запаса ресурса системы Советский патент 1987 года по МПК G07C3/10 

15

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизации контроля и управления производственными процессами, и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством5 а также в научных исследованиях и технике, при необходимости определения оптималь- ных значений величины ограниченных ресурсов, расходуемых сложной системой, в том числе и временных, для определения времени устойчивого функционирования сложных системо

Целью изобретения является повышение точности за счет определения момента времени начала контроля за ходом технологического процесса для обеспечения устойчивого (нормального) функционирования системы в режиме использования ограниченного ресурса, вьщеленного на нейтрализацию возмущающих воздействий.

На чертеже приведена функциональная схема устройства

Устройство содержит последовательно соединенные первьш блок 1 нелиней ностей, второй блок 2 нелинейностей, третий блок 3 нелинейностей, первый сумматор 4, выход которого соединен с входом первого блока 5 -у Ш-ожения выход которого соединен соответственно с входом первого регистра 6 сдвига и входом первого блока 7 сравнения, выход первого регистра 6 соединен со входом второго регистра 8 сдвига, выход которого соединен со входом первого блока 7, выход которого соединен с входом первого элемента И 9 3 а другой выход - с датчиком 10 ресурса на нейтрализацию возмущающих воздействий, выход которого соединен с входом первого элемента И 9 и входом второго сумматора П ., вход которого соединен со вторым датчиком 12 ресурса на функционирование сложной системы, а выход - с входом блока 13 деления, другой вход которого является входом устройстваs а выход соединен со входом четвертого блока 14 нелинейностей, выход которого соединен с входом третьего сумматора 15, выход которого соединен со входом первого блока 5, индикатор 16, вход которого соединен с выходом первого элемента И 9, при этом вход третьего сумматора 15 объ632

единен со входом первого сумматора 4 и является единичным входом устройства, вход первого блока 1 является входом устройстваj задатчик 17 уровня напряжения ,j второй блок 18 умножения, второй блок 19 сравнения, второй элемент И 20, третий элемент И 21, четвертый cyj-maTop 22, генератор 23 линейно нарастающего напряжеНИН, третий блок 2i. .сравнения , при этом выход задатчика 17 соединен с входом второго блока 18 умножения, вькод которого соединен с входом четвертого сумматора 22, а другой вход с выходом первого элемента И 9 и входом индикатора 16 другие входы которого соединены с выходами третьего блока 24, вход которого соединен с генератором 23, а другой вход - с

выходом четвертого сумматора 22, другой вход которого соединен с выходами второго 20 и тр€ тьего 21 элементов И, причем вход второго элемента И 20 соединен соответственно с одним входом второго блока 19 и выходом второго блока 2, а другой вход - с выходом второго блока 19, вход третьего элемента И 2i соединен соответственно со входом второго блока 19 и выходом блока 13, а другой вход- с выходом второго блока 19

Любые технологические процессы вьшолняются за счет расходования тех или иных ограниченных ресурсов При

этом часть общего ресурса выделяется на непосредственное выполнение запланированного комплекса операций технологического процесса,, а другая часть вьщеляется в резерв (резервный ресурс) для нейтрализации воздействий, имеющих место в системе.

Пусть задан общр й запас ресурса

45

R R

пФ

Rt

представляющий в общем случае случайную величину причем R ,,ф - случайное значение величины ресурса, выделяемое, непосредственно на выполнение технологического процесса, на полезное функционирование сложной систе- , а R| - несшучайная величина ресурса, вьщеляемого на нейтрализацию возмущающих воздействий (выделенного в резерв)о

Время осуществления хода (длительности) технологического процесса в условиях вoз fyщeний зависит от вели31310863

чины общего запаса ресурса и определяется следующим образом:

пф

Rfrifr - RW

где об - средний расход ресурса на выполнение технологического процесса

Длительность технологического процесса непосредственно зависит от величины RH, и как только резервный запас ресурса R исчерпьшается на нейтрализацию поступающих возмущений, т.е. Н становится равным нулю, ход технологического процесса прекращается, так как вновь поступающие возмущения приводят к отказовому состоянию системы.

Пусть возмущающее воздействие f для своей нейтрализации требует соответствующее количество единиц ресурса Рц. В этом случае длительность технологического процесса является аргументом следующего условия:

,2

т«Ф argy { RH },

где Е - случайное значение величины возмущающих воздействий, требующее для своей нейтрализации заранее установленное допустимое ограниченное значение величины RM, при этом Тпф, представляет собой случайную величину, зависящую от случайной величины

Таким образом, увеличивая К

можно увеличить технологичность цикла (2), а увеличение R сказывается на уменьшении длительности технологического процесса. Случайное время Q (R(() равное длительности- технологического процесса, зависит от E и определяется из следующего условия:

Q(R) мин{т;ф(Е„); т „ф (R)}.

При организации технологического процесса значение величины ограниченного ресурса R, выделенного в резерв на нейтрализацию возмущений, должно обеспечить максимум вероятности того, что случайное время Q(RH) полезного функционирования сложной системы не менее некоторого заданного значения О/, .т.е. обеспечить

макс р Q.(R) 7/

Используя положение известной те- (l) с ории наиболее слабого звена, получаем:

(RH) 0 (R«)

(Ни) 0,М-С1 - Р(т.) (3) Ci - р(т,%),

где Р(т;«) ), Р() Р(ТПФ Q) - функция распределения с пучайных величин Т„ф и Трф соответственно.

Таким образом, оптимальное значение величины ограниченного ресурса R, вьщеленного в резерв на нейтрализацию возмущений, воздействующих в ходе технологического процесса, определяется из условий обеспечения наибольщего значения- выражения (3), т.е.

в;; arg.MaKc{ l - Р(т;ф)1 (4) .1 - Р(Т,%)У .

Для определения момента времени t, начиная с которого необходимо восполнить , выделенный на функционирование системы за счет резервного ресурса R,J, идущего на нейтрализацию возмущающих воздействий, необходимо определить интервал времени Т , в течение которого ресурс должен быть пополнен. .Зная среднее время ut , требуемое на пополнение единицы ресурса, можем определить, искомый интервал Т., т.е..Т|5 F At.

Искомый момент времени определяется следующим выражением:

t Q(Rn)-TR, где Q(R)

MHH{T;(R), т„2ф(Rн)i .

Устройство работает следующим образом.

В процессе функционирования любой сложной системы, в том числе в ходе технологического процесса, имеют место воздействия различных возмущений. Поступающие на вход устройства воз-

мущёния в первом блоке 1 преобразуются в соответствующее значение величины ресурса, необходимого для нейтрализации этих возмущений, которое по5 .13

ступает во второй блок 2, реализующий случайное значение времени по2

лезногб функционирования Т в условиях возмущений, а затем в третьем блоке 3 реализуется значение функции распределения Р(Тпф) случайной величины , Одновременно с выхода второго блока 2 величина Т поступает на первые входы блоков 19 и 20. Значение Р (Тпф ) поступает на второй вход первого сумматора 4, а с его выхода величина 1 - Р (Т„ф ) поступает на первый вход первого блока 5« Одновременно с выхода второго датчика 12, выделенного на функционирование системы, поступает на второй вход второго сумматора 11, на первый вход которого поступает с выхода первого датчика 10 значение величины ресурса R) 5 необходимого на нейтрализацию возмущающих воздействий. Во втором сумматоре 11 вычисляется значение величины ресурса, предназначаемого на полезное функционирование сложной системы в условиях возмущений. Эта величина поступает на первый вход блока 13, где происходит деление на величину d , поступающую на второй вход блока 13 и характеризующую средний расход ресурса в единицу времени на полезное функционирование CHCTei .u Таким образом, полученное в блоке 13 случайное значение времени полезного функционирования Тп поступает на вход четвертого блока 14, реализующего функцию распределения Р(Тпф ) случайной величины. Кроме того, величина т|,ф с выхода блока 13 подается на второй вход второго блока 19 и первый вход третьего элемента И 21 Значение Р(Тпф ) поступает на первый вход третьего сумматора 15 и вычитается из константы

Ч

, поступающей на второй вход третьего сумматора 15, с выхода которого величина 1 - Р{Тпф ) поступает на второй вход первого блока 5, а с его выхода величина

I. } -p(TU )I.-P(T,V)

поступает на вход первого регистра и на первый вход первого блока 7, Ранее занесенное в первый регистр 6 значение Т , пересылается во второй регистр 8 и затем подается на второй вход первого блока 7, В первом блоке 7 после вьщачи первым датчиком

36

10 очередного значения , сравниваются между собой две величины 1-. и I.;, одна из которых соответствует текущему значению величины RH , а

другая - предыдущему значению Rm,-,- Если в результате такого сравнения окажется, что 1 - i то со второго выхода первого блока 7 выдается управляющий сигнал на первый датчик

10 на выдачу очередного значения Rц{.. в противном случае, т.е. при 7, I; , такой сигнал выдается с первого выхода первого блока 7 на разрешающий первый вход первого злемента И 9 и значение величины RHI-D соответствующее оптимальному значению величины ресурса R, предназначенного на нейтрализацию возмущающих воздействий, с выхода первого датчика 10 через первый элемент И 9 поступает на первый вход индикатора 16 и вход второго блока 18, на первый вход которого поступает значение времени t, необходимое на вьшолнение единицы ресурса. Полученная во втором блоке 18 величина Т поступает на первьш вход четвертого сумматора 22

Во втором блоке 19 после поступ- ления в него величины Ту,ф и происходит сравнение этих величин. Если в результате сравнения окажется что Трф -С тД , то с первого выхода второго блока 19 подается управ- ляющий сигнал на разрешающий второй вход второго элемента И 20 и значение

Л

Тпф с выхода второго блока 2 через второй элемент И 20 поступает на второй вход четвертого сумматора 22.

Б противном случаеэ т.е. при , такой сигнал выдается со второго выхода второго блока 19 на разрешающий второй вход третьего элемента И 21 и значение Т с выхода блока

13 через третий элемент И 21 поступает на второй вход четвертого с-ум- . матора 22.

После поступления в сумматор 22 значения. Т и минимального из значений

Т |,ф и , в сумматоре 22 определяется момент времени

- WKM

(ТпФ S - -пф

) - R

R

начиная с которого необходимо восполнить ресурс, Еьщеленкый на нейтрализацию возмущаюиих воздействий, Зн;ачение времени f с выхода сумматора 22 подается на второй вход третьего блока 24, на первый вход которого поступает времени t ai cзначение текущего

В третьем блоке 24 происходит сравнение значений t и . Если в результате сравнения ока кется, что

тех

тд сигнал с первого выхода

третьего блока 24 поступает на второй вход блока 16, т.е. на ту его часть, где отражается нормальная работа. В противном случае, т.е. при 7/ , сигнал со второго выхода третьего блока 24 поступает на третий вход индикатора 16, извещая о том, что необходимо начать восполнение ресурса, затраченного на нейтрализацию возмущающих воздействий в размере Р единиц ресурса.

|Формула изобретения

Устройство дпя определения запаса ресурса системы по авт. св. № 993299 отличающееся тем, что, с целью повьппения точности устройств путем определения времени начала восполнения ресурса, введены задатчик

Составитель -Н. Ваганова Редактор Н. Горват Техред М.Ходанич . Корректор С. Пекмар

Заказ 1895/47 Тираж 470 Подписное

ВНШПИ 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

O

5

0

5

уровня напряжения, второй блок умножения, второй и третий блоки сравнения, четвертый сумматор, второй и третий элементы И и генератор линей- ,нонарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам индикатора, выход задатчика уровня напряжения соединен с первым входом второго блока умножения, выход которого подключен к первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход первого элемента И подключен к второму входу второго блока умножения, выход третьего блока нелинейностей соединен с первыми входами второго блока сравнения и второго элемента И, выход блока деления подключен к первому входу третьего элемента И и к второму входу второго блока сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых подключены к второму ВХОДУ четвертого сумматора.

Изобретение относится к области автоматизации и вычислительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством при необходимости определения оптимальных значений величины ограниченных ресурсов, расходуемых системой для определения времени устойчивого функционирования систем. Устройство также позволяет определять моменты времени начала контроля за ходом технологического процесса для обеспечения устойчивого функционирования системы в режиме использования ограниченного ресурса, вьщеленного на нейтрализацию возмущающих воздействий. Устройство содержит датчик 10 ресурса на нейтрализацию возмущающих воздействий, датчик 12ресурса на функционирование сложной системы, блоки 1-3, 14 нелинейно- стей, сумматоры4, 11, 15, 22, блок 13деления, блоки 7, 19, 24 сравнения, блоки 5, 18 умножения, элементы И 9, 20, 21, задатчик 17 уровня напряжения, генератор 23 линейно нара- стакяцего напряжения, регистры 6, 8 сдвига, индикатор 16. 1 ил. л i (Л СлЭ О 00 О5 CfS гч