Устройство для ситуационного управления сложными объектами Советский патент 1991 года по МПК G05B19/18 

Фиг. 7

Изобретение относится к системам и средствам автоматического управления сложными техническими объектами с преимущественно дискретным характером технологического цикла.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг,1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 (а-г) - иллюстративный пример ситуационного соответствия, граф ситуационного разбора, его трассировочная таблица и таблица управляющих кодов; на фиг.З - процесс построения графа ситуационного разбора, трассировочной таблицы и таблицы управляющих кодов.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 регистры, первый 3, второй 4 и третий 5 блоки памяти, счетчик 6 импульсов, дешифратор 7, блок элементов И 8, блок 9 сравнения и генератор 10 тактовых импульсов.

Настройка устройства на операционную среду конкретного объекта управления осуществляется следующим образом.

Позаданномудля объекта ситуационному соответствию, сопоставляющему каждому классу ситуаций Si соответствующий ему код команды R(Si) (см.фиг.2а), строится граф ситуационного разбора (см.фиг.26). Множество вершин V { Vi } такого графа может быть разбито на два непересекающихся подмножества: множество Vr терминальных (висячих) вершин и множество V нетерминальных вершин. Каждая терминальная вершина графа помечается управляющим кодом RI, а каждая нетерминальная -двоичным признаком Xj, значение которого ана- лизируется при прохождении данной вершины, и имеет пару исходящих дуг, одна из которой маркирована единицей, а другая - нулем, причем дуга, маркированная единицей, указывает направление дальнейшего обхода графа в случае, когда , a маркированная нулем, когда . Вершины Vi графа нумеруются таким образом, что любому переходу по дуге, маркированной нулем,, всегда соответствует переход от вершины с номером I к вершине с номером 1+1. Для правильно построенного графа ситуационного разбора на любом пути из начальной вершины V0 в произвольную терминальную не должно существовать двух вершин, помеченных одним и тем же двоичным признаком Xj. По графу ситуационного разбора строится трассировочная таблица (см.фиг.2в), в которой каждой вершине Vi(,m) соответствует строка, причем для нетерминальных вершин во второе поле соответствующей строки заносится (в двоичном представлении) номер j признака

Xj, которым помечена данная вершина, а в третье (также в двоичном представлении) - номер вершины, на которую осуществляется переход при значении . Во второе

поле строк, соответствующих терминальным вершинам графа, заносится код 000...О (все нули), а в третье - номер соответствующего данной вершине управляющего кода R в таблице управляющих кодов (см.фиг.2г).

0 Строки трассировочной таблицы заносятся по последовательным адресам первого 3 (второе поле) и третьего 5 (третье поле) блоков памяти, а строки таблицы управляющих кодов (второе поле) - по последовательным

5 адресам второго блока 4 памяти. После этого устройство готово к работе.

Для приведенного примера ситуационного пространства прочерк в какой-либо позиции 1-й строки таблицы на фиг.2а

0 означает, что значение данного разряда несущественно для принятия решения о принадлежности ситуации к i-му классу. В частности, и ситуация с кодом 01010, и ситуация с кодом 01111 относятся к одному и

5 тому же класу, приведенному в восьмой строке таблицы на фиг.2а, и им соответствует один и тот же управляющий код 00011.

Прочерки необходимо учитывать при формировании графа ситуационного разбо0 ра, если хотим получить граф с минимальным числом вершин. В частности, начальной вершине V0 графа целесообразно сопоставить двоичный признак, имеющий наименьшее количество прочерков в

5 табл.2а (в данном случае Ха). После этого исходная табл.1 (см.фиг.З) распадается на две, по которым выбираются признаки, сопоставляемые вершинам, к которым осуществляется переход по дугам,

0 маркированным соответственно нулем и единицей. В данном случае по табл.2.1 для вершины Vi, переход к которой осуществляется по дуге, маркированной нулем, следует выбрать признак Xs, а по табл.2.2 для вер5 шины, переход к которой осуществляется по дуге, маркированной единицей, - признак Х|. Продолжая указанный процесс и отождествляя вершины, которым соответствуют одинаковые таблицы (см. например табл.3.2

0 и 3.3 на фиг.З), легко получить весь граф ситуационного разбора, в котором каждой нетерминальной вершине сопоставлен тот или иной двоичный признак Х|, а каждой терминальной - соответствующий управлч5 ющий код.

Устройство работает следующим образом,

В начале каждого нового цикла формирования управляющего кода в первый регистр 1 заносится двоичный код текущей

ситуации X(t)(Xi, Х2Хп) с входов устройства, а счетчик 6 импульсов обнуляется. При этом из первого 3 и третьего 5 блоков памяти выбираются соответственно номер при знака (разряда кода ситуации) Xj, значение которого анализируется в начальной вершине Vo грл- ja ситуационного разбора, и номер вершины VK, к которой следует перейти , если значение признака Xj равно единице. Двоичный номер признака с выходов первого блока 3 памяти, поступая на входы дешифратора 7, вызывает появление логического нуля на соответствующем выходе дешифратора 7. В блоке элементов И 8 код текущей ситуации X(t) с выходов первого регистра 1 логически умножается на двоичный код, поступающий с выходов дешифратора 7, в результате чего анализируемый разряд кода ситуации (номер которого и поступает на входы дешифратора 7) обнуляется, а остальные проходят на выходы блока элементов И 8 без изменений. С помощью блока 9 сравнения осуществляется поэлементное сравнение исходного и модифицированного кодов, и если они совпадают (что, очевидно, возможно только в том случае, когда анализируемый разряд кода ситуации имеет нулевое значение), то с выхода блока 9 сравнения на вход управления режимом счетчика поступает логическая единица. Счетчик б импульсов при этом находится в счетном режиме, и очередной тактовый импульс, поступающий на его синхровход, увеличивает на единицу его содержимое, обеспечивая тем самым переход к вершине Vi графа разбора. Если же сигнал на выходе блока 9 сравнения принимает уровень логического нуля (что имеет место, когда анализируемый разряд Xj кода ситуации имеет единичное значение), то счетчик 6 импульсов переводится в режим установки, и очередной тактовый импульс записывает в него двоичный код, поступающий на его установочные входы с выходов третьего блока 5 памяти, т.е. номер вершины Vk , на которую осуществляется переход по единичному значению признака Xj. Описанный процесс повторяется для каждой нетерминальной вершины Vi, двоичный номер которой появляется в счетчике 6, При этом на каждом такте либо устанавливается новое значение счетчика 6, выбираемое из третьего блока 5 (осуществляя тем самым переход по единичному значению признака Xj), либо увеличивается на единицу текущее значение счетчика импульсов 6 (т.е. осуществляется переход к вершине Vj-и по нулевому значению признака). Если же на каком-либо такте в счетчике импульсов 6 появляется двоичный код, соответствующий номеру одной из

терминальных вершин графа разбора, то по соответствующему адресу из первого блока 3 памяти выбран код 000...О, свидетельствующий об окончании поиска. При этом логи- 5 ческий ноль появляется на первом выходе дешифратора 7, откуда поступает на входы запрета записи первого 1 и второго 2 регистров и вход Синхронного сброса счетчика 6, и очередной тактовый импульс, поступа- 0 ющий на синхровходы регистров и счетчика 6, обеспечивает запись управляющего кода RK, номер (адрес) которого выбирается из третьего блока 5 памяти, с выходов второго блока 4 памяти во второй регистр 2, запись 5 кода текущей ситуации Х(т) с входов устройства в первый регистр 1 и обнуление счетчика 6, инициируя тем самым новый цикл формирования управляющего кода. После этого вся описанная процедура повторяется 0 для нового кода ситуации X(t).

Таким образом, длительность цикла формирования управляющего кода ( команды) в данном устройстве определяется длиной пути из начальной вершины V0 графа ситуа- 5 ционного разбора в соответствующую терминальную вершину VK и в любом случае не может превышать п тактов где п - разрядность двоичного кода ситуации. Для сложных объектов управления, для которых 0 количество классов ситуаций может значительно (на порядок и более) превосходить разрядность кода ситуации, это дает существенное (также на порядок и более) повышение быстродействия. 5Формула изобретения

Устройство для ситуационного управления сложными обьектами, содержащее два регистра, три блока памяти, счетчик импульсов, блок сравнения, блок элементов И и 0 генератор тактовых импульсов, причем группы адресных входов первого и третьего блоков памяти соединены с группой выходов счетчика импульсов, группа информационных входов первого регистра подключена 5 к группе входов кода ситуации устройства, группа выходов первого регистра соединена с первой группой входов блока элементов И, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока сравнения, 0 группа выходов второго блока управления подключена к группе информационных входов второго регистра, группа выходов которого подключена к группе выходов кода команды устройства, отличающееся 5 тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен дешифратор, группа входов которого соединена с группой выходов первого блока памяти, первый выход дешифратора соединен с входом синхронного . сброса счетчика импульсов и входами запрета записи первого и второго регистров, а группа выходов дешифратора, начиная с второго, подключена к второй группе входов блока элементов И, группа выходов пер- -вого регистра соединена с второй группой входов блока сравнения, выход которого соединен с входом управления режимом счетчика импульсов, группа выходов третьего блока памяти соединена с группой установочных входов счетчика импульсов и группой адресных входов второго блока памяти, а выход генератора тактовых импульсов соединен с синхровходами первого и второго регистров и счетчика импульсов,

Изобретение относится к системам и средствам автоматического управления сложными техническими объектами с преимущественно дискретным характером технологического цикла. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит первый 1 и второй 2 регистры, первый 3, второй 4 и третий 5 блоки памяти, счетчик 6 импульсов, дешифратор 7, блок элементов И 8, блок 9 сравнения и генератор 10 тактовых импульсов. Введение дешифратора и связей позволяет реализовать в устройстве более эффективный способ поиска управляющего кода, основанный на трассировке графа ситуационного разбора. При такой организации поиска, каким бы ни было количество классов, класс текущей ситуации (а следовательно, и соответствующий ему управляющий код) всегда можно найти не более чем за п тактов, где п - количество разрядов двоичного кода ситуации. 3 ил. & Ё О ел о ю 00 N

а

Фиг. 2

Ц

X,1

V,

V,