Самонастраивающаяся система объектов управления Советский патент 1976 года по МПК G05B13/02 

1

Изобретение относится к области оптимальиого управления производственными процессами.

Известны самоиастраива1он1,иеся системы объектов управления, содержан ие объекты управления-производители и потребители, информационные входы которых через соответствующие датчики входной информации подключены к информационным входам самонастраивающейся системы, а ииформационные выходы соединены с входами соответствующих датчиков выходной информации, управляюии1е входы объектов управления через оптимизаторы подключены к выходам соответствующих блоков вычисления локального дохода, информационные входы которых подключены к выходам датчиков входной и выходной информации одноимеииого объекта управления, а ценовый вход подключен к соответствуюи|,ему ценовому входу самонастраиваюи1,ейся системы, и по числу разноименных информациониых выходов объектов управления-ироизводлтелей блоки рассогласования, нервые группы информациоиных входов которых подключены к выходам одноименных датчиков выходной И 1формации объектов управления-производ :телей, а выходы соединены с входами одноименных блоков ценообразования, управляющие входы которых подключены к выходам соответствующих блоков самонастройки, входы которых соединены с однонменными ценовыми входами соответствующих блоков вычисления локального дохода. Выходы датчиков выходиой информации объектов унравленияпотребителей связаны с соответствующимн ннформациоииыми выходами самонастраивающейся системы.

Однако такие системы не обеснечнвают упреждения изменяющихся характеристик объектов и цен иа входе и выходе на несколько будущих моментов времени, а следовательно, нмеют значительные отклонения от оптимального режима работы.

В предложенной самонастраивающейся системе объектов управления значительно повышена точность управления.

Самонастраивающаяся система объектов управления отличается от известных тем, что она

содержит по числу разноименных информационных выходов объектов управления-производителей интеграторы, включенные между выходами соответствующих блоков ценообразования и входами одноименных блоков самонастройки. Вторые группы пнформациониых входов блоков рассогласования подключены к одноименным информационным входам объектов управления-потребителей, а информационные входы объектов управления-производителей соединеиы с соответствующими информационными выходами самонастраивающейся системы.

На чертеже показана блок-схема самонастраивающейся системы объектов управления.

Самонастраивающаяся система объектов управления содержит датчики Ь, - In+m, входной информации, датчики 2i,-2и+т,в выходной информации, блоки вычисления локального дохода, оптимизаторы 4i- , объекты 5i-5и4-т управления, содержащие объекты управления производителей 5i- -5,1 и объекты управления потребителей 5п+1-5эт+т, интеграторы 6i-Qk, блоки 7i-7k самонастройки коэффициентов усиления с узлами 7i, -7д.; самонастройки, блоки 8i-8/; ценообразования, блоки 9i-9k рассогласования.

Самонастраивающаяся система объектов управления работает следующим образом.

Датчики входной и выходной информации измеряют величины входных и выходных потоков и эта информация подается в соответствующий блок вычисления локального дохода, куда поступает также ипформация и о ценах на соответствующие потоки. Блок вычисления локального дохода вырабатывает сигнал «Доход, который поступает в соответствующий оптимизатор 4i-4„+т. Оптимизатор находит и отслеживает оптимальное значение регулирующего сигнала на соответствующий объект управления в зависимости от цен на входной и выходной потоки. С выхода оптимизатора сигнал подается в качестве управления на соответствующий объект управления и онределяет величины входного и выходного потоков, т. е. каждый автоматический оптимизатор 10 технологического режима на основе ожидаемого изменения характеристик (прогнозов) своего объекта управления нроизводит оптимизацию входов и выходов.

В блоке 9 рассогласования вычисляется разница между оптимальными сигналами, поступающими из объектов управления производителей 5i-5п и объектов управления потребителей 5и+1-5ич-т. В общем случае получается переменное будущее производство и потребление в соответствующем блоке рассогласования. Полученный сигнал «Разбаланс поступает в соответствующий блок ценообразования и на вход соответствующего интегратора, на выходе которого получается цена на поток для одного из планируемых интервалов времени. Эта цена поступает в блок вычисления локального дохода соответствующего автоматического оптимизатора технологического режима , а также блоки 7i-7/t самонастройки коэффициентов усиления. В совокупности работы всех автоматических оптимизаторов технологического режима ,-fm на будущие моменты времени получается какой-то разбаланс по каждому виду продукта при фиксированных прогнозах характеристик объектов управления 5i-Ьп т, который в силу работы автоматических оптимизаторов технологического режима 10}-

сводится к нулю при каких-то ортималь ных ценах на входные и выходные потоки. Эта цена, указанным выще способом, упреждает (планирует, учитывает) совокупное состояние «рынка в соответствующем блоке рассогласования в будущие моменты времени t и делает ясной экономическую ситуацию для каждого автоматического оптимизатора технологического режима 10 -lOn+m в будущие

моменты времени / по каждому виду продукта. Так как прогнозы характеристик на будуН1ие моменты времени в каждом автоматическом оптимизаторе технологического режима меняются с течением времени, а в

силу вариационностн задачи в каждом автоматическом оптимизаторе технологического режима lOi-Юп+т решение в момент времени t влияет и на другие моменты времени /i, то динамическая ошибка при отслеживанни колебаний прогнозов по каждому разбалансу приводит в общем случае к ошибке в выборе величины регулирующего сигнала на соответствующий объект управления 5i-5щ т в текущий момент времени. Поэтому возникает

задача минимизации динамической ошибки разбаланса. Эту минимизацию по параметрам блока ценообразования 8i-8 осуществляет соответствующий блок самонастройки коэффициентов усиления 7i-7/,. В блоках самонастройкн коэффициентов усиления 7i-7л вычисляются производные изменяющейся во времени цены, а также выделяются низкочастотные составляющие цены, которые задерживаются на некоторый интервал времени, разный для разных настраиваемых коэффициентов.

Далее производится коррелирование двух сигналов; производной цены и задержанной переменной составляющей цены. В общем

случае коэффициенты усиления в блоках ценообразования не оптимальны, поэтому сигналы производной и задержанной оказываются коррелированы между собой. Из-за этого выходы соответствующего блока самонастройки коэффициентов усиления 7i-7k меняются. Изменяющиеся в узлах самонастройки 71, - 7 2сигналы управляют переменными коэффициентами усиления в соответствующем блоке ценообразования 8i-8k, они приобретают новые значения за некоторый интервал

времени. В результате изменения коэффициентов усиления уменьшается коррелированность между сигналами производной и задержанной цены. Так происходит до достижения некоррелнрованности этих двух сигналов. При этом достигается равновесие в блоке самонастройки коэффициентов усиления . Сигналы от соответствующих блоков самонастройки коэффициентов усиления 7i-7k остаются постоянными, если не изменяются статистические характеристики внещних воздействий, действующих на объекты управления 5i-бп-ьт.

Каждый автоматический оптимизатор технологического режима lOj-10,i+m упреждает

свои характеристики, но совокупная ситуация не известна, нужно как-то нросуммировать с упреждением в каждый момент времени t. Это суммирование и коррекцию, если прогнозы не изменяются, производит самостраивающаяся система объектов управления, которая в процессе работы приходит к равновесию (разбаланс во всех блоках рассогласования равен нулю). При этом максимумы локальные (в каждом автоматическом оптимизаторе технологического режима lOi-10«j.m) при сформированной цене (ценах) приводят к максимуму прибыли всей группы объектов управления 5i - 5n+m.

Формула изобретения

Самонастраивающаяся система объектов управления, содержащая объекты управленияпроизводители и потребители, информационные входы которых через соответствующие датчики входной информации подключены к информационным входам самонастраивающейся системы, а информационные выходы соединены с входами соответствующих датчиков выходной информации, управляющие входы объектов управления через соответствующие оптимизаторы подключены к выходам соответствующих блоков вычисления локального дохода, информационные входы которых подключены к выходам датчиков входной и выходной информации одноименного объекта управления, а ценовый вход подключен к соответствующему ценовому входу самонастраивающейся системы, и по числу разноименных информационных выходов объектов управления-производителей блоки рассогласования, первые группы информационных входов которых подключены к выходам одноименных датчиков выходной информации объектов управления-производителей, а выходы соединены с входами одноименных блоков ценообразования, управляющие входы которых подключены к выходам соответствующих блоков самонастройки, входы которых соединены с одноименными ценовыми входами соответствующих блоков вычисления локального дохода,

выходы датчиков выходной информации объектов управления-потребителей соединены с соответствующими информационными выходами самонастраивающейся системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения

точности, она содержит по числу разноименных информационных выходов объектов управления-производителей интеграторы, включенные между выходами соответствующих блоков ценообразования и входами одноименных блоков самонастройки, вторые группы информационных входов блоков рассогласования подключены к одноименным информационным входам объектов управления-потребителей, а информационные входы объектов

управления-производителей соединены с соответствующими информационными выходами самонастраивающейся системы.