Устройство для прогнозирования длительности производственных операций Советский патент 1992 года по МПК G06F15/353 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматизированного управления производственными объектами циклического действия.

Известен цифровой экстраполятор (1), содержащий регистр памяти, вход которого соединен с информационным входом экс- траполятора, а выход подключен к первому входу элемента И 2, второй вход которого соединен с тактовым входом экстраполято- ра, а выход подключен к первому входу параллельного сумматора, второй вход которого соединен с информационным входом экстраполятора, первый и второй выходы сумматора соединены соответственно-с третьим и четвертым входом реверсивного счетчика, третий выход сумматора подключен к входу преобразователя код-частота, выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с информационным входом экстраполятора, выход реверсивного счетчика является входом экстраполятора.

Недостатком этого экстраполятора является низкая точность экстраполяции (прогнозирования) существенно нестационарных цифровых последовательностей, содержащих грубые помехи (выбросы). В этом устройстве прогноз цифровых кодов осуществляется только на основе предыстории без привлечения информации о других факторах, влияющих на прогнозируемый код.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является прогнозатор длительности производственных операций (2), содержащий вычитатель, умножитель, сумматор, первый регистр, выход которого соединен с входом вычитаемого вычитателя, схему сравнения, схему сравнения по модулю, шесть ключей, элемент ИЛИ. два регистра, два блока приведения, два элемента задержки, блок восстановления, информационный и тактовый выходы которого соединены с первым информационным и тактовым

4 СО

00

ел

входам первого блока приведения соответственно, информационный выход которого соединен со вторыми входами вычитателя и схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом первого регистра и информацией- ным входом четвертого ключа, выход которого соединен со входом второго слагаемого сумматора, выход которого соединен с информационным входом третьего регистра, выход которого соединен с информацией- ными входами второго блока приведения и пятого ключа, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход вычитателя соединен с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с первыми информационными входами схемы сравнения по модулю и умножителя, выход которого соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен со входом первого слагаемого сумматора, выход меньше схемы сравнения соединен со входом знакового разряда второго регистра, выход которого соединен с информационным входом второго ключа, выход которого соеди- нен со входом первого слагаемого сумматора, выход Равенство схемы сравнения соединен с информационным входом шестого ключа, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, выход Больше схемы сравнения по модулю соединен с управляющим входом шестого ключа и первым входом элемента ИЛИ, выход Меньше или равно соединен с управляющим входом третьего ключа и вторым вхо- дом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа, тактовый выход первого блока приведения соединен с управляющими входами второго регистра и первого ключа, че- рез первый элемент задержки с тактовым входом второго блока приведения, через второй элемент задержки с управляющими входами первого и третьего регистратора и пятого ключа, первые и вторые информаци- онные группы входом блока восстановления, первого и второго блоков приведения являются с первой по шестую информационными группами входов устройства соответственно, второй информационный вход первого регистра, информационный вход второго регистра, вторые информационные вхГоды схемы tpalReTWH по модулю и умножителя, являются с первого по четвертый информационными входами устройства со- ответственно, управляющий вход блока восстановления является тактовым входом устройства, выход второго блока приведения является информационным выходом устройства

Недостатком данного устройства является невысокая точность прогнозирования длительностей производственных операций в нестационарныхусловиях. Названный прогнозатор предназначен для выработки заданий на длительность предстоящей производственной операции, а не для прогноза фактической длительности предстоящей операции. Использование заданной длительности в качестве прогнозируемой фактической длительности приводит к значительным ошибкам прогнозирования.

Целью изобретения является повышение точности прогнозирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для прогнозирования длительности производственных операций, содержащее первый регистр, выход которого соединен с первыми входами схемы сравнения, первого вычитателя и первого сумматора, выход Меньше схемы сравнения соединен с входом знака второго регистра, выход которого через первый блок ключей соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого вычитателя через второй блок ключей соединен с первыми входами блока сравнения модулей и первого умножителя, вторые входы которых соединены с шинами задания допускового значения и первой константы экстраполяции соответственно, выход Равенство схемы сравнения соединен с управляющим входом ключа, через который выход Меньше схемы сравнения модулей соединен с управляющим входом первого блока ключей, выход Больше или Равно блока сравнения модулей соединен с управляющим входом третьего блока ключей, через который выход первого умножителя соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом третьего регистра, выход которого соединен через четвертый блок ключей с информационным входом первого регистра, вход предварительной установки которого подключен к шине задания начального значения длительности, шина тактовых импульсов соединена с входом первого элемента задержки, с управляющим входом второго блока ключей и второго регистра, а также через второй элемент задержки с управляющим входом четвертого блока ключей, с входом считывания первого и третьего регистров, согласно изобретению введены с четвертого по одиннад- цатый регистры, с второго по пятый вычитатели, с второго по шестой сумматоры, четыре квадратора, с второго по шестой умножители, три цифровых фильтра, два блока деления, с пятого по девятый блоки ключей, третий, четвертый и пятый элементы задержки, при этом вход длительности прошедшей производственной операции соединен с информационными входами четвертого и пятого регистров, выход четвертого регистра соединен с первым входом второго вычитэтеля, вход плановой длительности предстоящей операции соединен с первыми входами третьего вычитателя и второго умножителя, с входом первого квадратора, а также через пятый блок ключей - с первым входом второго сумматора и через шестой блок ключей - с информационным входом шестого регистра, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего вычитателей, выход второго вычитателя соединен с вторыми входами схемы сравнения и первого вычитателя, выход третьего регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом седьмого регистра, выходы пятого и седьмого регистров соединены с соответствующими входами четвертого вычитагеля, выход которого через второй квадратор соединен с информационным входом первого цифрового фильтра, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора и с входом делимого первого блока деления, выход третьего сумматора соединен с входами делителя первого и второго блоков деления, выход третьего вычитателя через третий квадратор соединен с информационным входом второго цифрового фильтра, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя, выход первого квадратора соединен с первым входом четвертого умножителя, вторые входы второго, третьего и четвертого умножителей соединены с шинами задания соответственно первого, второго и третьего коэффициентов экстраполирующего полинома, выходы второго и четвертого умножителей через седьмой и восьмой блоки ключей соединены с соответствующими входами четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого через девятый блок ключей соединен с выходом третьего умножителя, выход пятого сумматора соединен с информационным входом восьмого регистра, выход которого соединен с первым входом пятого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, а выход через четвертый квадратор соединен с информационным входом третьего цифрового фильтра, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и с входом делимого второго блока деления, выходы первого и второго блоков деления соединены с информационными входами соответственно девятого и десятого регистров, входы предварительной установки которых подключены к шине задания начального значения весового коэффициента, а выходы - к первым входам соответственно 5 пятого и шестого умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пятого и седьмого регистров, а выходы - с входами шестого сумматора, выход которого соединен с информационным

0 входом одиннадцатого регистра, выход которого является выходом устройства, выход первого элемента задержки соединен с тактовым входом второго цифрового фильтра и с управляющими входами седьмого и вось5 мого блоков ключей, а также через последовательно соединенные третий и четвертый элементы задержки - с входами считывания седьмого, девятого и десятого регистров, с входом пятого элемента задержки и с управ0 ляющим входом шестого блока ключей, выход третьего элемента задержки соединен с управляющим входом девятого блока ключей, выход пятого элемента задержки соединен с входами записи пятого, восьмого и

5 одиннадцатого регистров и с тактовыми входами первого и третьего цифровых фильтров, первый и второй установочные входы трех цифровых фильтров подключены соответственно к шине задания второй константы

0 экстраполяции и к шине задания начального значения сглаженной величины.

Кроме того, цифровой фильтр содержит вычитатель, умножитель, сумматор, два регистра, три блока ключей и два элемента

5 задержки, соединенные последовательно, при этом первый вход вычитателя является информационным входом цифрового фильтра, вход предварительной установки первого регистра является вторым установочным

0 входом фильтра, первый вход умножителя является первым установочным входом фильтра, выход вычитателя соединен с вторым входом умножителя, выход которого через первый блок ключей соединен с первым

5 входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, выход которого, являющийся выходом фильтра, через второй блок ключей соединен с информационным входом пер0 вого регистра, выход которого соединен с вторым входом вычитателя и через второй блок ключей - с вторым входом сумматора, вход записи первого регистра является тактовым входом фильтра и соединен с входом

5 первого элемента задержки, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего блоков ключей, а выход второго элемента задержки соединен с входом записи второго регистра и с управляющим входом второго блока ключей.

Устройство может выдавать более точную оценку прогнозируемой величины. Прогнозатор представляет собой двухка- нальное устройство, оба канала которого работают одновременно и независимо формируют прогнозируемые величины фактической длительности предстоящей производственной операции с последующей ретроспективной оценкой точности каждого канала. При расчете результирующей прогнозируемой длительности с большим весовым коэффициентом учитывается прогнозируемая величина того канала про- гнозатора, точность которого выше. В качестве критерия точности прогнозирования используется скользящая дисперсия ошибки прогноза, Точность прогнозатора повышается за счет введения второго канала прогнозирования, состоящего из вычитате- ля, двух квадраторов, трех умножителей, двух сумматоров, регистра, четырех ключей, двух элементов задержки и блока расчета весовых коэффициентов, включающего два вычитателя, два квадратора, два фильтра, сумматор, два делителя, два умножителя, четыре регистра, элемент задержки. Второй канал, в отличие от первого канала, учитывает фактор нестабильности заданной длительности. Введение двух каналов прогнозирования повышает также надежность устройства, так как оба канала прогнозатора независимы и при выходе из строя с-дного их них устройство не прекращает своей работы.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого прогнозатора длительностей производственных операций; на фиг. 2 - схема цифрового фильтра,

Прогноз атор длительности производст- венных операций содержит первый регистр 1, первый вычитатель 2, схему 3 сравнения, второй вычитатель 4, первый ключ 5, схему 6 сравнения по модулю, первый уМнбжитель 7, второй 8, третий 9, четвертый 10, пятый 11 ключи, первый сумматор 12, второй 13 и третий 14 регистры, второй сумматор 15, четвертый 10, пятый 17 и шестой 18 регистры, шестой ключ 19, первый 20 и второй 21 элементы задержки, седьмой ключ 22, седьмой регистр 23, второй умножитель 24, первый квадратор 25, третий вычитатель 26, второй квадратор 27, первый цифровой фильтр 28, третий умножитель 29, восьмой ключ 30, третий сумматор 31, четвертый сумматор 32, девятый 33 и десятый 34 ключи, четвертый умножитель 35, третий 36 и четвертый 37 элементы задержки, пятый элемент задержки 38, восьмой 39, девятый 40, десятый 41 регистры, пятый 42 и шестой 43 умножители, пятый сумматор 44, одиннадцатый регистр 45, четвертый вычитатель 46,

третий квадратор 47, второй цифровой фильтр 48, шестой сумматор 49, первый делитель 50, пятый вычитатель 51, четвертый квадратор 52, третий цифровой фильтр 53,

второй делитель 54,

Первый регистр 1, первый вычитатель 2,схема 3 сравнения, первый ключ 5, схема 6 сравнения по модулю, первый умножитель 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 и пятый

0 11 ключи, первый сумматор 12, второй 13 и третий 14 регистры, первый элемент задержки 20 составляют экстраполятор, который представляет собой релейно-экспоненци- альный фильтр первого порядка с упредите5 лем типа простая сдвижка. Выход первого регистра 1 соединен с первым входом первого вычитателя 2, с первым входом схемы сравнения 3 и с третьим входом первого сумматора 12, вторые входы вычитателя 2 и

0 схемы сравнения 3 соединены с выходом второго вычитателя 4, выход первого вычитателя 2 соединен с информационным входом первого ключа 5, выход которого соединен с первыми информационными

5 входами схемы сравнения по модулю 6 и первого умножителя 7, выход которого соединен с информационным входом второго ключа 8, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 12, выход Мень0 ше схемы сравнения 3 соединен со входом знакового разряда второго регистра 15, выход которого соединен с информационным входом третьего ключа 9, выход которого соединен с вторым входом сумматора 12,

5 выход Равенство схемы сравнения 3 соединен с информационным входом четвертого ключа 10, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа 9, выход Больше схемы сравнения по модулю 6

0 соединен с управляющим входом четвертого ключа 10, выход Меньше или равно соединен с управляющим входом второго ключа 8, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 12, выход кото5 рого соединен с информационным входом третьего регистра 14, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 15 и с информационным входом пятого ключа 11, выход которого соединен с информаци0 онным входом первого регистра 1, второй вход второго сумматора 15 соединен с выходом седьмого ключа 22, выход второго сумматора 15 соединен с входом четвертого регистра 16, первый и второй входы вто5 рого вычитателя 4 соединены с выходом пятого 17 и шестого 18 регистров, информационный вход шестого регистра 18 соединен с выходом шестого ключа 19, управляющий вход 55 устройства соединен с входами первого 20 и второго 21 элементов задержки, с

управляющим входом первого ключа 5, с управляющими входами второго 13, пятого 17 и шестого 18 регистров, выход первого элемента задержки 20 соединен с управляющими входами первого 1 и третьего 14 регистров и с управляющими входами пятого 11 и седьмого 22 ключей, первый информационный вход 56 устройства соединен с информационными входами пятого 17 и седьмого 23 регистров, второй информаци- онный вход 57 устройства соединен с информационными входами шестого 19 и седьмого 22 ключей, с первым входом второго умножителя 24, с входом первого квадратора 25 и с первым входом третьего вычитателя 26, второй вход которого соединен с выходом шестого регистра 18, выход третьего вычитателя 26 соединен с входом второго квадратора 27, выход которого соединен с первым информационным входом первого фильтра 28, выход которого соединен с первым входом третьего умножителя 29, выход которого соединен с информационным входом восьмого ключа 30, выход которого соединен с первым входом треть- его сумматора 31, второй вход третьего сумматора 31 соединен с выходом четвертого сумматора 32, первый и второй входы которого соединены с выходами девятого 33 и десятого 34 ключей соответственно, инфор- мационный вход десятого ключа 34 соединен с выходом второго умножителя 24, информационный вход девятого ключа 33 соединен с выходом четвертого умножителя 35, первый вход которого соединен с выхо- дом первого квадратора 25, выход второго элемента задержки 21 соединен с управляющим входом первого фильтра 28, с управляющими входами девятого 33 и десятого 34 ключей, с входом третьего элемента задер- жки 36, выход которого соединен с управляющим входом восьмого 30 ключа и с входом четвертого элемента задержки 37, выход которого соединен с управляющими входами шестого ключа 19, четвертого регистра 16. с входом пятого элемента задержки 38, с управляющими входами восьмого 39 и девятого 40 регистров, выход третьего сумматора 31 соединен с информационным входом десятого регистра 41 и с первым входом пято- го умножителя 42, выход четвертого регистра 16 соединен с первым входом пятого вычитателя 51 и с первым входом шестого умножителя 43. второй вход которого соединен с выходом восьмого регистра 39, выход девятого регистра 40 соединен со вторым входом пятого умножителя 42, выходы пятого 42 и шестого 43 умножителей соответственно соединены с первым и вторым входами пятого сумматора 44 выход

которого соединен с информационным входом одиннадцатого регистра 45, управляющий вход которого соединен с выходом пятого элемента задержки 38, выход которого соединен также с управляющими входами седьмого регистра 23, десятого регистра 41, второго 48 и третьего 53 фильтров, выход десятого регистра 41 соединен с первым входом четвертого вычитателя 46, второй вход которого соединен с выходом седьмого регистра 23, выход четвертого вычитателя 46 соединен с входом третьего квадратора 47, выход которого соединен с первым информационным входом второго фильтра 48, выход которого соединен с первыми входами шестого сумматора 49 и первого делителя 50, выход первого делителя 50 соединен с первым информационным входом восьмого регистра 39, второй вход пятого вычитателя 51 соединен с выходом седьмого регистра 23, выход пятого вычитателя 51 соединен с входом четвертого квадратора 52, выход которого соединен с первым информационным входом третьего фильтра 53. выход которого соединен со вторым входом шестого сумматора 49 и с первым входом второго делителя 54, выход которого соединен с первым информационным входом девятого регистра 40, выход шестого сумматора 49 соединен со вторыми входами первого 50 и второго 54 делителей, вторые информационные входы первого регистра 1, схемы сравнения по модулю 6, первого умножителя 7, второго регистра 13, второго 24, третьего 29 и четвертого 35 умножителей являются соответственно с третьего 58 по девятый 64 информационными входами устройства, вторые информационные входы восьмого 39 и девятого 40 регистров соединены между собой и являются десятым 65 информационным входом устройства, вторые и третьи входы фильтров 28, 48, 53 являются соответственно одиннадцатым 66 и двенадцатым 67 информационными входами устройства, выход одиннадцатого регистра 45 является выходом 68 устройства.

Цифровой фильтр (28, 48, 53) содержит двенадцатый регистр 69, шестой вычита- тель 70, одиннадцатый 71 и двенадцатый 72 ключи, седьмой умножитель 73, седьмой сумматор 74, тринадцатый регистр 75, тринадцатый ключ 76, шестой 77 и седьмой 78 элементы задержки, причем выход двенадцатого регистра 69 соединен со вторым входом шестого вычитателя 70 и с информационным входом одиннадцатого ключа 71, выход шестого вычитателя 70 соединен с первым входом седьмого умножителя 73, выход которого соединен с информационным входом двенадцатого ключа 72 выход

которого соединен с первым входом седьмого сумматора 74, второй вход которого соединен с выходом одиннадцатого ключа 71, выход седьмого сумматора 74 соединен с информационным входом тринадцатого регистра 75, выход которого соединен с информационным входом тринадцатого ключа 76, выход которого соединен с первым информационным входом двенадцатого регистра 69, управляющий вход 79 устройства соединен с управляющим входом двенадцатого регистра 69 и с входом шестого элемента задержки 77, выход которого соединен с управляющими входами одиннадцатого 71, двенадцатого 72 ключей и с входом седьмого элемента задержки 78, выход седьмого элемента задержки 78 соединен с управляющим входом тринадцатого регистра 75 и с управляющим входом тринадцатого ключа 76, первый информационный вход 80 устройства является первым входом шестого вычитателя 70, вторые информационные входы двенадцатого регистра 69 и седьмого умножителя 73 являются соответственно вторым 66 и третьим 67 информационными входами фильтра, выход тринадцатого регистра 75 является выходом 81 фильтра.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском устройства необходимо ввести константы и начальные значения переменных. В частности, на информационные входы 59,60, 61, 62, 63, 64,65, 66 схемы сравнения по модулю 6, первого умножителя 7, второго регистра 13, второго 24, третьего 29 и четвертого 35 умножителей, восьмого 39 и девятого 40 регистров, фильтров 28, 45, 53 подаются соответственно коды коэффициентов: на вход 59 код коэффициента /J, на вход 60- а , на вход 61-k «1 /, на вход 62-ai, на вход 63-аз, на

вход 64-32, на вход 65- у 1ач у5ач 0,5, на вход 66- «2 . На установочные входы 58, 67 первого регистра 1 и фильтров 28, 48, 53 вводятся начальные значения сглаженных величин. В начальном состоянии регистры 14,16,17,18,23, 41,45 содержат нули, ключ 10 открыт, остальные ключи закрыты. С момента пуска на вход 55 устройства подаются управляющие импульсы. Одновременно с ними на первый 56 и второй 57 информационные входы поступают двоичные числа. На вход 56 подается фактическая длительность

т (1-1) прошедшей (1-1)-ой производственной операции, на вход 57 - заданная (нормативная, плановая) длительность т (I) предстоящей i-ой производственной операции. При поступлении на вход 55 устройства

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

управляющего импульса открывается ключ 5, начинают работать элементы задержки 20, 21, на регистры 17, 18 подаются считывающие импульсы, Числа из регистра 17

т (1-1) и из регистра 18 г (1-1) ранее записанные (на первом такте т (1-1) 0), поступают в вычитатель 4. В вычитателе 4 рассчитывается

разница е(1-1) (М)- т: (1-1) и подается в экстраполятор, который работает следующим образом. Из регистра памяти 1 на первые входы первого вычитателя 2 и схемы сравнения 3 подается двоичное число БЭ i представляющее собой предыдущее экстраполируемое значение. На первом такте работы устройства в качестве еэ (1-2) принимается начальное значение ЈНач , введенное в регистр 1 через вход 58. На вторые входы вычитателя 2 и схемы сравнения 3 подается найденное в вычитателе 4 число е(1-1). В схеме сравнения 3 эти два числа е (1-1) и ЕЭ (f-2) сравниваются. В результате сравнения возможны три состояния: Больше, Меньше, Равенство. Используются два выхода : Равенство и Меньше. В случае Меньше сигнал 1 с выхода схемы сравнения 3 одновременно с управляющим сигналом с входа 55 поступают в знаковую ячейку регистра памяти 13, в котором хранится константа k, введенная через вход 61 устройства. В случае Равенство появляется 1 на втором выходе схемы сравнения 3, которая закрывает нормально открытый ключ 10. В первом вычитателе 2 определяется раз-1 ность Де е(И)- еэ (I-2). Через открытый ключ 5 это число подается в схему сравнения по модулю бив первый умножитель 7. В схеме сравнения по модулю 6 эта разница Де без учета знака сравнивается с константой р , поданной на вход 59 устройства. Если | Де I fi , то сигнал Г проходит через нормально открытый ключ 10, открывает ключ 9 и в сумматоре 12 складывается двоичное число k, записанное в регистре памяти 13, и число еэ (1-2), поданное из регистра памяти 1. В случае, если I Де /, то на втором выходе схемы сравнения по модулю 6 появляется Г, открывается ключ 8. Ключ 9 при этом закрыт. Разница Де чисел, полученная в вычитателе 2, умножается в умножителе 7 на константу а, поданную на вход 60, и через открытый ключ 8 поступает в сумматор 12, где складывается с числом ЕЭ (i-2), хранящимся в регистре памяти 1. В результате в сумматоре 12 получается новое экстраполируемое значение, равное:

e(i-1)Ј(i-2) +

fai Ј(l - 1) -Ј(l -2), если I AE I Ј + .

k sign Ae ,если I AЈ I j3,

AЈ Ј(i-1)-Ј(i-2),k ai -Д

sing AЈ- знаковая функция,

Ј0-1)Ј0) „

Из сумматора 12 число Ј0-1) подается в регистр памяти 14. Считывание из регистра 14 осуществляется по управляющему сигналу, поданному с элемента задержки 20, где сигнал задерживается на время срабатывания блоков 6, 7, 8, 9, 10, 14. Сигнал с. элемента задержки 20 открывает также ключи 11, 22 и разрешает запись числа Ј0-1) из регистра памяти 14 в регистр 1, заменяя ранее записанное число. Из регистра 14 число е 0-1) поступает также во второй сумматор 15, где складывается с числом ), поданным в сумматор 15 через открытый ключ 22. Таким образом, в первом канале прогнозатора формируется прогнозируемая длительность l-ой производственной

операции 0) )+ Ј0), e(l)- Ј0-1). Из сумматора 15 число записывается в четвертый регистр 16. Второй канал прогнозатора работает параллельно первому каналу. Он реализует следующий алгоритм:

г 0) ai т 0) + 32 0) + аз А т2 0), Дг )- т 0-1)

где т 0) - прогнозируемая длительность I- ой производст венной операции во ll-ом канале.

Третье слагаемое учитывает нестабильность изменения заданной длительности производственных операций, нестабильность условий протекания этих операций.

С выхода 57 устройства число t (i) поступает во второй умножитель 24, в первый квадратор 25 и в третий вычитатель 26. В

умножителе 24 число т () умножается на коэффициент ai, поданный на вход 62. В

квадраторе 25 число т (I) умножается на себя, то есть возводится а квадрат, и поступает в четвертый умножитель 35, где умножается на коэффициент ai, поданный на вход 64. В вычитателе 26 определяется

разница между )и г 0-1), поданным с выхода шестого регистра 18. Разница

Ат т 0) - т 0-1) поступает в квадратор 27, где умножается на себя, и затем подается в первый фильтр 28. В это время с элемента задержки 21 поступает управляющий

0

сигнал, задержанный на время срабатывания элементов 26, 27, 25, 35. По этому сигналу начинают работать фильтр 28, элемент задержки 36, открываются ключи 33, 34. 5 Числа из умножителя 24 и умножителя 35 подаются на сумматор 32, где определяется

сумма ai т 0) + аа 0). В это время срабатывает фильтр 28, представляющий собой экспоненциальный фильтр первого порядка.

Сглаженное значение Ат2 0) подается с выхода фильтра 28 на умножитель 29, где умножается на коэффициент аз, поданный на вход 63. После срабатывания блоков 28, 29

2 срабатывает третий элемент задержки 36, сигнал с которого подается на четвертый элемент задержки 37 и открывает ключ 30. Число с выхода умножителя 29 и сумматора 32 поступают через открытый ключ 30 в сумQ матор 31, где определяется сумма, равная

т 0). После срабатывания блока 31, срабатывает четвертый элемент задержки 37, сигнал с которого открывает ключ 19 и число

т 0) с входа 57 записывается в регистр 18,

стирая ранее записанное г 0-1). Управляющий сигнал с элемента задержки 37 разрешает считывание из регистров 16, 39, 40 и поступает в пятый элемент задержки 38.

0 Число т 0) из блока 31 поступает в регистр 41 и в пятый умножитель 42. На второй вход умножителя 42 из девятого регистра 40 подается число yi. На первом такте это число

У1 Унач У2 ВВОДИТСЯ НЭ уСТЗНОВОЧНЫЙ

5 вход 65 регистров 39, 40. В умножителе 42 определяется произведение чисел

т (I) yi. Из регистра 16 число т1 (i) подается на первый вход шестого умножителя 43, на второй вход которого подается чис0 ло у2 из восьмого регистра 39. В умножителе 43 вычисляется произведение чисел т1 (I) уа. Из пятого 42 и шестого 43 умножителей найденные произведения чисел под5 аются на первый и второй входы сумматора 44 соответственно, где определяется прогнозируемая длительность предстоящей производственной операции г и записывается затем в регистр 45. Через время, необ0 ходимое для срабатывания блоков41,39,42, 44,45 срабатывает пятый элемент задержки 38 и подает управляющей импульс на выходной регистр 45. На выход 68 устройства выдается прогнозируемая длительность Ј0)

5 производственной операции, учитывающая

прогноз первого т1 0) и второго т 0) каналов устройства.

г0).(0+х1-По

В это время на вход 55 поступает второй управляющий импульс, а на входы 56, 57

числа гф () и т (1-1). Начинают работать первый I и второй II каналы прогнозатора,

Число тф (I) записывается в пятом регистре 17 и в седьмом регистре 23. После этого управляющий сигнал с элемента задержки 38 разрешает считывание с регистров 23, 41, и подается управляющий сигнал в фильтры 48, 53. Пока работает первый и второй канал прогнозаторов в блоке расчета весовых коэффициентов вычисляются коэффициенты yi и уг , Число гф (I) из регистра 23 поступает на вторые входы четвертого 46 и пятого 51 вычитателя, на первые входы которых подается соответственно в вычитатель 46 из регистра 41 число т () и в вычитатель 51 число т (i). Разница чисел

между прогнозируемой длительностью т (I) и фактической длительностью из вычитателя 46 поступает в третий квадратор 47

Дг2() т() - z(i) , где возводится в квадрат Ат (i) Д2 и подается в фильтр 48. Сглаженное значение Да с выхода второго фильтра 48 поступает на первые входы шестого сумматора 49 и первого делителя 50.

Разница чисел Ari(i) (i)-r(i) с выхода пятого вычитателя 51 подается в четвертый квадратор 52, возводится в квадрат

ДтЗ () Дт и поступает затем в третий фильтр 53VC выхода фильтра 53 сглаженное значение Д1 подается на второй вход сумматора 49 и на первый вход второго делителя 54. В, сумматоре 49 определяется сумма чисел Д1 + Д2, которая затем подается на вторые входы делителей 50, 54. В первом делителе БО вычисляется коэффициент yi Д2 : (Д1 + Д2) и подается затем в девятый регистр памяти 39, где хранится до поступления считывающего импульса с элемента задержки 37. Во втором делителе 54 вычисляется коэффициент yi Дт; (Дт + Д2), который записывается затем в девятый регистр памяти 47. После срабатывания первого и второго канала прогнозатора подается считывающий импульс на регистры 16, 39, 40. В умножителях 42, 43 определяются произведения yi г (1+1) и уг V (i+1), которые суммируются в сумматоре 44 и запоминаются затем в регистре 45. При поступлении считывающего импульса с элемента задержки 38 прогнозируемая длительность х (1+1) производственной операции подается на

выход 68 устройства г ( -) yi r(H1)t4 ft (И 1).

Цифровые фильтры представляют собой экспоненциальный фильтр первого порядка, который работает следующим образом. Перед началом работы на вход 66

вводится начальное сглаженное значение хнэч, на вход 67 - коэффициент аг . Числа поступают в фильтр одновременно с управляющими импульсами. Со входа 80 число x(l) подается на первый вход вычитателя 70, Управляющий импульс подается с управляющего входа 79 на элемент задержки 77 и на управляющий вход регистра 69. По этому сигналу осуществляется считывание хранящегося в регистре памяти 69 предыдущего

сглаженного значения х(1-1) и это число поступает на второй вход вычитателя 70. Вычисленная разница x(i) - х(1-1) подается в умножитель 73, где умножается на коэффициент «2 , введенный через вход 67. В это

время на выходе элемента задержки 77 появляется управляющий импульс, который подается на ключи 71, 72 и элемент задержки 78. Ключи 71, 72 открываются, число (x(l) - х(М)) х аг из умножителя 73 поступает

нэ первый вход сумматора 74, а предыдущее сглаженное значение х(-1) из регистра памяти 69 поступает на второй вход сумматора 74, в котором определяется сумма этих чисел, равная новому сглаженному значению:

x(l) х-(1-1) + oa(x(l)-x(M))

Найденная сумма поступает в регистр памяти 75. После этого срабатывает элемент задержки 78, управляющий сигнал с которого открывает ключ 78 и разрешает считывание из регистра памяти 75. Сглаженное значение х() из регистра 75 поступает на выход устройства и подается в регистр памяти 69,

где записывается новое сглаженное значение x(l), заменяя предыдущее число х(1-1).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет осуществлять двухканзльное прогнозирование фактических длительностей производственных операций, выполнять помехозащищенную экстраполяцию ряда длительностей операций, определять разницу между фактическим и заданным значением длительности производственной операции и корректировать с учетом этого, прогнозируемую длительность производственной операции, учитывать нестабильность изменения заданной длительности

операции, осуществлять ретроспективную оценку точности каждого канала прогнозирования, позволяет формировать результирующую прогнозируемую длительность предстоящей производственной операции с

учетом точности каждого канала прогнозирования.

Прогнозатор длительности производственных операций целесообразно использовать в системах автоматического и автоматизированного управления производством для прогнозирования длительности производственных, транспортных и других операций в различных отраслях промышленности, Применение устройства в системе прогнозирования продолжительности нагрева слитков в ячейке отделения нагревательных колодцев позволяет снизить среднюю модульную ошибку прогнозирования на 30% по сравнению с обычно применяемым прогнозом по правилу прогноз равен заданию.

Формула изобретения 1. Устройство для прогнозирования длительности производственных операций, содержащее первый регистр, выход которого соединен с первыми входами схемы сравнения, первого вычитателя и первого сумматора, выход Меньше схемы сравнения соединен с входом знака второго регистра, выход которого через первый блок ключей соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого вычитателя через второй блок ключей соединен с первыми входами блока сравнения модулей и первого умножителя, вторые входы которых соединены с шинами задания допускового значения и первой константы экстраполяции соответственно, выход Равенство схемы сравнения соединен с управляющим входом ключа, через который выход Меньше схемы сравнения модулей соединен с управляющим входом первого блока ключей, выход Больше или Равно блока сравнения модулей соединен с управляющим вхдом третьего блока ключей, через который выход первого умножителя соединен с третьим входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом третьего регистра, выход которого соединен через четвертый блок ключей с информационным входом первого регист ра, вход предварительной установки которого подключен к шине задания начального значения длительности, шина тактовых импульсов соединена с входом первого элемента задержки, с управляющим входом второго блока ключей и вторгго регистра, а также через второй элемент задержки - с управляющим входом четвертого блока ключей, с входом считывания первого и третьего регистров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности прогнозирования, в него введены с четвертого по одиннадцатый регистры, с второго по пятый

вычитатели, с второго по шестой суммчто- ры, четыре квадратора, с второго по шестой умножители, три цифровых фильтра, два блока деления, с пятого по девятый блоки 5 ключей, третий, четвертый и пятый элементы задержки, при этом вход длительности прошедшей производственной операции соединен с информационными входами четвертого и пятого регистров, выход четверто- 0 го регистра соединен с первым входом второго вычитателя, вход плановой длительности предстоящей операции соединен с первыми входами третьего вычитателя и второго умножителя, с входом первого

5 квадратора, а также через пятый блок ключей - с первым входом второго сумматора и через шестой блок ключей - с информационным входом шестого регистра, выход которого соединен с вторыми входами второго

0 и третьего вычитателей, выход второго вычитателя соединен с вторыми входами схемы сравнения и первого вычитателя, выход третьего регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого

5 соединен с информационным входом седьмого регистра, выходы пятого и седьмого регистров соединены с соответствующими входами четвертого вычитателя, выход кото- рого через второй квадратор соединен с ин0 формационным входом первого цифрового фильтра, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора и с входом . делимого первого блока деления, выход третьего сумматора соединен с входами

5 делителя первого и второго блоков деления, выход третьего вычитателя через третий квадратор соединен с информационным входом второго цифрового фильтра, выход которого соединен с первым входом треть0 его умножителя, выход первого квадратора соединен с первым входом четвертого умножителя, вторые входы второго, третьего и четвертого умножителей соединены с шинами задания соответственно первого,

5 второго и третьего коэффициентов экстраполирующего полинома, выходы второго и четвёртого умножителей через седьмой и восьмой блоки ключей соединены с соответствующими входами четвертого сумматора,

0 выход которого соединен с первым входом питого сумматора, второй вход которого через девятый блок ключей соединен с выходом третьего умножителя, выход пятого сумматора соединен с информационным

5 входом восьмого регистра, выход которого соединен с первым входом пятого вычитателя, второй вход которого соединен с выходом пятого регистра, а выход через четвертый квадратор соединен с информационным входом третьего цифрового фильтра, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора и с входом делимого второго блока деления, выходы первого и второго блоков деления соединены с информационными входами соответственно девятого и десятого регистров, входы предварительной установки которых подключены к шине задания начального значения весового коэффициента, а выходы - к первым входам соответственно пятого и шестого умножителей, вторые входы которых соединены с выходами соответственно пятого и седьмого регистров, а выходы -v с входами шестого сумматора, выход которого соединен с информационным входом одиннадцатого регистра, выход которого является выходом устройства, выход первого элемента задержки соединен с тактовым входом второго цифрового фильтра и с управляющими входами седьмого и восьмого блоков ключей, а также через последовательно соединенные третий и четвертый элементы задержки - с входами считывания седьмого, девятого и десятого регистров, с входом пятого элемента задержки и с управляющим входом шестого блока ключей, выход третьего элемента задержки соединен с управляющим входом девятого блока ключей, выход пятого элемента задержки соединен с входами записи пятого, восьмого и одиннадцатого регистров и с тактовыми входами первого и третьего цифровых фильтров, первый и второй установочные входы трех цифровых фильтров .подключены соответственно к шине задания второй константы экстраполяции и к шине задания начального значения сглаженной величины.

.2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что цифровой фильтр содержит вы- читатель, умножитель, сумматор, два регистра, три блока ключей и два элемента задержки, соединенные последовательно,

при этом первый вход вычитателя является информационным входом цифрового фильтра, вход предварительной установки первого регистра является вторым установочным входом фильтра, первый вход умножителя

является первым установочным входом фильтра, выход вычитателя соединен с вторым входом умножителя, выход которого через первый блок ключей соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, выход которого, являющийся выходом фильтра, через второй блок ключей соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с

вторым входом вычитателя и через второй блок ключей - с вторым входом сумматора, вход записи первого регистра является тактовым входом фильтра и соединен с входом первого элемента задержки, выход которого

соединен с управляющими входами первого и третьего блоков ключей, а выход второго элемента задержки соединен с входом записи второго регистра и с управляющим входом второго блока ключей.

СО

со

iao

JL

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для систем автоматизированного управления планируемыми циклическими производственными процессами. Цель изобретения - повышение точности прогнозирования. Сущность изобретения заключается во введении второго канала прогнозирования и вычислении усредненного прогноза с весами составляющих, определяемыми дисперсией ошибок прогноза в каждом из двух каналов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

to If)

r- to to l°