Устройство для прогнозирования состояний системы управления Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при построении статистических, в частности прогнозирующих, систем управления технологическими процессами. Известное изобретение по авт. св. № 4873О2 содержит электроннолучевую трубку, пластины вертикального отклонения электронного луча, которые соединены со входом устройства, генератор напряжения развертки электронного луча, выход которого соединен с пластинами горизонтального отклонения луча электроннолучевой трубки, оптическую систему, маску, фотодатчик, ключ и генератор случайно распределенных во времени импульсов, причем выход фотодатчика соединен с управляющим входом генератора напряжения горизонтальной развертки электронного лу ча, выход последнего соединен с выходом устройства через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора случайно распределенных во времени импульсов . Известное устройство осуществляет прогнозирование состояний системы управления по одному параметру, информация о котором поступает на единственный вход устройства. Недостатком известного устройства -является то, что с его помощью невозмож но осуществить прогнозирование значений параметров, ввод которых в систему управления переведет ее в состояние, определяемое заданным множеством значений параметров, если число параметров П 2. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей известного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство по авт . св. № 4S73O2 введены блок уп)равления, элемент ИЛЙ, многоканальный преобразователь аналог код и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов, первый и второй дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элемента 370 Или, управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходами многоканального преобразователя аналог код, управляющие входы вторых дополнительных ключей - с блоком управления, а входы счегчгиков подключены к выходам первых дополнительных ключей. На чертеже приведена блок-схема устройства для прогнозирования состояний си стемы управлений, содержащего электрон, нопучевую трубку 1, маску 2, расположенную между экраном электроннолучевой трубки и оптической системой 3, фотодагчик 4, выход которого соединен с управляющим входом генератора напряжения развертки электронного луча 5, выход последнего соединен с пластинами горизонтальной развертки луча и через нормально разомкнутый ключ 6, к управляющему входу которого подключен выход генератора случайно распределенных во времени импульсов 7, соединен с выходом 8 основного устройства, многоканальный преобразователь 9 аналог-код и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов 10, первый 11 и второй 12 дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 13, управляющие входы 14 первых дополнительных ключей, соединенные с выходами многоканального преобразователя 9 аналог-код, управляющие входы 15 вторых дополнительных ключей, соединенные с блоком 16 управления, счетчики 17 и вход 18 устройства. Каждый генератор импульсов 10 представляет собой ячейку п - фазного вероятностного распределителя 19. Генераторы 10 выполняют функции задатчиков, счетчики 17 измеряют среднюю скорость импульсов, а в качестве блока 16 управления используется, например, источник ЭДС. -Принцип работы устройства для прогнозирования параметров системы управления приводится на примере мартеновского производства. Входным множеством параметров для мартеновского цеха и, следовательно, для заявленного устройства служат заказанные на сутки требуемые числа плавок по каждой марке стали. Выходным множеством параметров являются фактически получаемые числа плавок каждой марки стали или множество исходов. Вероятность перехода при плавке заданной марки стали в исходы, при которых получаются другие марки стали, определяе тся статист0ческой динамикой данного обьек ка интересует не входное мночного заказа мартеновскому од этого заказа, т.е. выходное Необходимо сформировать тачтобы поступил нужный исход, число плавок каждой марки обозначения: заказываемое количество плавок стали марки-i (, ..,п); вероятность получения стали марки j при плавке стлали марки (-1 1,2, ...,П, j 1,2, ..., П ); количество плавок стали марки j которое требуется получить ( j 1,2 П ),количество плавок стали марки j , получаемых при, плавке всех марок стали ( J 1,2,... Л). рной форме Z Р Z , ьно Z Z. Р вектор, координатами которого являк тся заказываемые количества плавок каждого вида, ектор, координатами которого вляются колшества плавок тали каждого вида, которые требуется получить , атрица, элементами которой ляются вероятности получения О Р« n-l-12--If Мп 2-1 22- 2J-- 2n . р. 1-1 м г ПГ И2 ки предложенное устройство роятностным вычислительным , котЪрое позволяет опредепить n -мерный выходной вектор, который преобразуется в заданный n -мерный вектор, т.е. вычислить обратную .мат рицу; вероятностный принцип работы устройства упрощает процесс вычисления обратной матрицы. Устройство работает следующим ,образом. Строки матрицы соответству1рт строкам на оптической маске 2, а столбцы выходам многоканального преобразователя аналог-код (или амплитудного дискриминатора) 9, По вертикали величина отклонения электронного луча на экране квантована на П уровней, в соответствии с n фиксированными величинами напряжений, коммутируемыми на вход основного устройст ва от блока управления 14 (источника ЭДС). Электронный луч на н -том уровне по вертикали сканирует -I -тую строку (или полосу) маски 2 (- «,2..,n). С помощью преобразователя аналог-код 9 отклонения электронного луча на экране электронно-лучевой трубки квантуются П уровней в соответствии с уровнями вертикального отклонения луча.. -тыйуровень квантования по горизонтали определяет j -ный столбец маски, абсцисса к торого заключена в интервале (X-i.)(i , f V ,, J (J 1,2,..., Л ). На участок маски, получаемый пересечением -той строки (полосы) и -j -го столбца, символами, применяемыми в основном устройстве, на несена величина, пропорциональная веро ятности перехода заданного состояния (объекта, параметра или процесса) в зависимости от его характеристики (опреде ляемой символом -н ) в соответственный исход характеризуемый символом (в ) том числе и -( J , например, вероятность получения марки стали, характеризуемой символом j , если производится плавка марки стали, характеризуемой символом н ). Среднюю статистическую частоту импульсов т i -того генератора 10 вероятностного распределителя 19 устанавливают равной . где - заданная (требуемая) частота исходов, характеризуемых символом -1 i X - коэффициент пропорциональности. Заданное количество каждой марки вв дится с помощью вероятностного распределителя 19. Если марку стали Н нужно получить с частотой, прямо пропорциональной Г , то 1 -ПчГй генератор 10 вероятностного распределителя 19 должен генерировать импульсы, средняя статистическая частота которых равна -йГг Чтобы система событий была полной, необходимо выполнение условия Shi; coiist :И если вероятность появления импульса на i-том выходе, вероятностного распредеР, 1. лителя 19 равна Р, , то Импульсы на выходах генераторов Ю и на выходах преобразовагеля аналогкод 9 случайно распределены во времени и независимы друг ог друга. Импульс от i -го генератора 1О, случайно совпавший во времени с импульсом, поступившим с выхода основного устройства через соответствующий -i -тый выход преобразователя аналог-код, не поступает на вход измерителя средней скорости счета (счетчика) импульсов 17 и ,-. на управляющий вход ключа 12, а частота случаев перевода электронного луча в. положение, при котором сканируется -f -тая строка маски 2, будет равна: Ж-ИШ, где О,. - частота исходов, характеризуемых символом н ; CmJ CL; - число случайно совпавших во времени импульсов не входах нормально замкнутого -( -го кшс«а 11. Если для данной системы управления наиболее вероятен переход от -t -того значения в -t -тый исход, система будет стремиться к состоянию, при котором О, , т.е. когда частота исходов для каждой из характеризующих систему величин совпадает с заданной частотой соответствующих величин. Действительно, при Ф- .r- г. обращается в тождество. Если (I p;j , вероятность вьтбора -той строки I маски для сканирювания электронного пуча уменьшается, что приводит к уменьшению частоты исходов характеризуемых символом 1 , и наоборот.