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

Изобретение относится-к. технике автоматического контроля и управления и может найти применение при синтезе сто хастических систем контроля и у1фавп&ния, в частности в системе пентрализованного контроля многосвя 1ых: объектов металлургического завода. Известны устройства для прогнозирова ния стостояний системы управления, содержашие электронно-лучевую трубку, пластины вертикального отклонения луча которой соединены с входом устройства, генератор горизонтальной развертки, выход которого соединен с пластинами горизонтального отклонения луча, последовательно установленные оптическую систему, маску и фотодатчнк, ключ и генера тор импульсов, выход фотодатчика соединен с управляющим входом генератора .горизонтальной развертки, выход соединен с выходом генератора импульсов 1 и 2. Недостатками этих устройств являютс малая разрешающая способность, опреде- ляемая ограниченностью количества текущей информации, поступающей через один входной канал устройства, а также большая величина отношения шума к полезному сигналу в связи с тем, что величина оптической плотности элемента оптической ;маски несущая элемент информации о статической динамике объекта управления, определяется на фоне сумма1 ного рассеянного свечения всего экрана электронно-лучевой трубки. Наиболее близким техническим решением к изобретеншо ЯВЛЯЕТСЯ устройство для прогнозирования состояний системы контроля, содержащее оптическую маску, расположенную перед экраном телевизионного датчика, генератора напряжений развертки, генератор случайных импульсов и два ключа , Недостатком этого устрюиства является ограниченность его области применения, определяемая функциональными возможностями устройства, в котором информация поступает по одному входно- му каналу, В частности, устройст&о не может обеспечить определение вероятности совместного наступления событий ) Р(А; -Р( А. и В(где 1, 2, ... п , 1, 2, ... m при И 5 2, tr 2), если конкретис- аишо событий А необходимо выполнить путем случайной выборки из непрерывно посту иаюшей информации со всех объектов сис тем контроля. Например, какой участок ( J ) и VI 1 какого цеха ( ) мета лургического завода целесообразнее подвергнуть очередному контролю или опрос в зависимости от случайного состояния . всей системы контроля в момент времен опроса Для этого нет необходимости в негферывном получении информации со всех участков цеха, так как отдельные участки цеха не имеют плановых заданий такие, например, участки, как отдельные станы трубопрокатного агрегата. У кажд го такого участка цеха есть нормативная производительность, показатель надежности функционирования и другие показатели, которые могут быть по всей значи мости ранжированы, нормированы и в соответствующем коде нанесены на оптическую маску устройства. Но в целом трубопрокатный цех имеет плановое задание и занимает определенное место в общезаводском производственном плане. Поэтому конкретизация цеха в качестве объекта i контроля или опроса должна про изводиться на основе непрерывно поступа щей информации со всех цехов завода одновременно в момент времени конкретизации. Конкретизация опрашиваемого-контролируемого объекта производится njrreM случайной выборки из совокупности динамических объектов в случайный момент времени. Это и есть конкретизация события А , верояггность наступления: которого равна Р (А ). После того как событие А наступило, можно конкретизировать участок опроса или контроля событие В i Вероятность одновременного наступления этих двух событий равна Р {В I / А .J ) Р (А ). Однако конкретизация объекта опроса из совокупности объектов при ПТ не может быть реализована устройством с одним входным каналом в связи с тем что одновременно должны быть учтены состояния всех объектов контроля. Кроме того, известное устройстве, реализует акты прогнозирования в системах, в которых как априорная, так и те- кущая информация представлены в аналоговой форме и не может быть использовано без соответствующих преобразователей для системна которых информация представлена в бистабильной-цифровой форме. Это также ограничивает область применения устройства. Цель изобретения - расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены первь й и второй блок памяти, регистр сдвига, переключатель и свето- диоды, каясдый из которых подключен к выходу соответствующего блока системы контроля, пластины горизонтального отклонения телевизионного датчика соединены с выходом первого блика памяти и через первый ключ - с выходом генератора напряжения развертки, который через второй ключ соединен с пластинами вертикального отклонения телевизионного датчика и выходом второго блока памяти, установочный вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и выходом первого разряда регистра сдвига, выход второго разряда регистра сдвига соединен с управляющим входом второго ключа, выход генератора случайных импульсов подключен к задающему входу регистра сдвига и генератору развертки через блок коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика. При этом блок коммутации содержит переключатель и элемент -6, первая пара контактов переключателя включена между первым выходом переключателя и управля-юшим входом генератора напряжения развертки и выходом видеосигнала телевизионного датчика, вторая пара контактов включена между выходом генератора случайных импульсов и задающим входом регистра сдвига, который через третью пару контактов соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика, а второй выход соединен с выходом генератора случайных импульсов. На чертеже приведена структурная схема устройства для прогнозирования системы контроля и показано взаимное расположение оптической маски и свето- диодов в устройстве. Устройство содержит оптическую систеу 1, огггическую маску 2, передающий елевизионный датчик 3, генератор напряения раавертки 4, генератор случайных импульсов 5, первый, ключ 6, второй ключ 7, первый блок памят.1 8, второй блок памяти 9, регистр сдвига 10 и плоских светодиодов 11, число плос ких светодиодов Y равно числу объектов контроля данной системы. Все светодиоды расположены в один ряд, образуя полосу, длина которой равна длине оптической маски 2 и рэсположена над последней выходными светящимися поверхностями в плоскости оптической маски 2, проектируемой оптической системой 1 на экран телевизионного датчика 3 так, чтобы про екдия светодиодов заняла на экране нижний ряд-строк при нулевом напряжении на пластинах вертикального отклонения телевизионного датчика. Каждый х:ветодиод подключен к одному объекту контроля, и в функции величина сигнала, поступаюш.его с соответствующего объекта . контроля (или управления), изменяет интенсивность свечения светодиодов. На столбце оптической маски 2 с абсциссам равными абсциссам i -тбго светодиода нанесена априорная информация, содержа- щая сведения о статистической динамике отдельных участков и всего л -того объекта контроля (управления). Этот стол бец на оптической маске перпендикул5фен полосе, образованной светодиодами, по ширине равен протяженности светодиода вдоль оси абсцисс, а по длине равен протяжности маски вдоль оси координат. Оптическая маска освещается. Оптическая система 1 проектирует маску 2 и светодиоды 11 на экран датчика 3. Пластины горизонтального отклонения соединены с блоком .8 и через ключ 6 с выходом генератора 4, к которому через ключ 7 подключены блок 9 и пластины вертикального отклонения телевизионного датчика 3. Блок 9 имеет вхо сброса записанной в блоке величины. Наличие напряжения на этом, входе блока 9 приводит к стиранию записанной величины и на входе блока 9 показание равно нулю Вход сброса записанного значения блока 9 соединен с управляющим входом ключа бис выходом первой ячейки регистра 1О. Выход второй ячейки регистра 10 соединен с управляющим входом ключа 7 Выход генератора случайных импульсов 5 соединен с задающим входом регистром 10о Кроме того, первый вход элемента И 12 соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика 3, второй вход сое динен с выходом генератора случайных импульсов 5, а выход его через пяру контактов, замкнутых во второй позицяи переключателя 13, соединен с задающим входом регистра 1О. Первая пара контактов, замкнртых в первой позиции переключателя 13, включена между управляющим входом генератора 4 и выходом видеосигнала телевизионного датчика 3. Вторая пара контактов, замкнутых в первой позиции переключателя 13, включена в цепь между выходом генератора 5 и задающим входом регистра 10. Переключатель 12 и элемент И 12 образуют блок коммутацvш 14. Выходами устройства яЬляются выходы блоков 8 и 3, причем в устано- вивщемся состоянии с выхода блока 8 считывается событие А или конкретизированный в результате случайного выбора с вероятностью Р(А ) -тый объект ДЛИ опроса или контроля, а с въ1- хо.аа блока 9 считывается событие В1 или конкретизированный в результате случайного выбора с условной вероятностью P(Bj I А ; ) i -тый участок - . того объекта для опроса или контроля. Устройство работает следуют им образом. Прогнозирование начинается с выполнения действия сброса с регистра -ч 10, записанного на нем показания и перевода записи единицы в первую его ячейку. Наличие напряжения на выходе первой ячейки регистра 10 определяется наличием сигнала на управляющем входе ключа 6, в результате чего последний находится в замкнутом состоянии и выход генератора напряжения развертки 4 соединен с пластинами горизонтальной развертки телевизионного датчика 3. Управляющий вход ключа 6 соединен с выходом сброса записанной величины блока 9, в связи с чем в течение всего интервала времени единица записана в первой ячейке регистра 10. Выход генератора 4 подключен к пластинам горизонтального отклонения телевизионного датчика 3, а напряжение на пластине вертикального отклонения равно нулю, электронный луч развертывается только вдоль оси абсцисс и счи- тьшает информацию с проекции светодио- дов на экране телевизионного датчика 3, через которые поступает текуи1ая информацияс объектов контроля. Чем больще величтгаа сигнала, поступающ я с объекта контроля, тем больще интенсив- :ность свечения( подключенного к выходу того объекта -того светодиода, и наоборот. Соответственно интенсивности свечения светодиода меняется и величина видеосигнала. С помощью генератгора 4 скорость нарастания напряжения раовер ки электронного луча формируют JKIK монс тонно убывающую в функции величины видеосигнала тепевизионного датчика.. Это обеспечивает при случайности выбора мо мента времени остановки горизонтальной развертки электронного луча телевизпон.ного датчика получить следугощ ; е условия выраженные неравенствами Р(г.)реЬ),ЕСАн2..72., где 4fk;i l,i,,..,a,...n; Z И - величина сигнало13, по. Ьтзпаюш.их соответственно с -i -того и k -того объектов контроля. Из этих неравенств следует что первый импульс генератора 4, возникиаий по ле момента времени начала прогнозиро вания, выполняет акт конкретизации выбо ра события А I шш выбора . ч -того объекта контроля, наступающего с вероят ностью Р( А J }. Первый импульс, возникший в генерат ре 5 после момента времени начала прогнозирования, переводит запись единицы с первой -зячейки регистра 10 во вторую его ячейку. Напряжение с выхода первой ячейки регистра 1О снимается и подаетс -на выход второй его ячейки, в результате чего размыкается ключ 6, замыкае ся ключ 7 И снимается сигнал со сбрасывающего входа блока 9. При эт электронный луч разворачивается только в направлении оси ординат при фиксированной абсдиссе, соответствующей напряжению на пластинах горизонтальной развертки, равной напряжению на блоке 8 в момент времени появления первого импульса в генераторе 5 после момента времени начала процесса прогнозирования. В момент времени появления второг импульса в генераторе случайно рапреде- ленных во времени импульсов после момента времени начала процесса прогноз ования, единица запишется в третью .ячейку регистра 10, оба ключа 6 и 7 перейдут в разомкнутое состояние и произойдет ксгнкретизадия события В 1 с условной вероятностью P(Bi / А }, Результат прогноза-конкретизации объекта и .«участка этого, объекта для контроля или опроса считывается с выходов блоков 8 и 9. Для того чтобы электронным луч1ом считывалась информация с оптической маски, последняя должна освещаться:. Если информация в системе предстагшена в бистабильной форме, уст{х йство с помощью переключателя 13 переводят во вторую позицию, при которой контактная пара в цепи между выходом элемента И 12 и задающим входом регистра. 1О замкнута, остальные две пары контактов этого пере1слючателя разомкнуты. Инфо{э- мацйя на оптическую маску закодирована густотой непрозрачных или черных щтри- хов, а информаяия, поступающая с объектов контроля, характеризуется частотой импульсов. Управляощий вход генератора 4 отключен от выхода видеосигнала телевизионного датчика 3, вследствие чего электронный луч будет разворачиваться с постоянной скоростью. Весь процесс прогнозирования как при аналоговой, так и при бистабияьной формах представления информации идентичны. Различие заключается лишь в технике конкретизации результата прогнозирования. В первом случае, при аналоговой форме представления информации, изменяется скорость развертки луча в функции считываемой со светодиодов или оптической маски аналогового сигнала и конкретизация события или объекта производится импульсом от генератора случайно распределенных во времени импульсов. Во втором случае электронный луч разворачивается с постоянной скоростью, независимой от величины считываемой информации. В зависимости от величины считываемой информации со светодиодов или оптической маски меняется частота импульсов на вькоде видеосигнала. Конкретизация объекта ущзавления происходит Первым слз.чайно совпавшим во времени импульсом с выхода видеосигнала теле- ВИЗИОННО1-Х) датчика 3 по информации, считываемой со светодиодов и генератора 5, после момента времени начала процесса прогнозирования, фиксируемым с помощью элемента И 12, а второй случайно совпавщий во времени импульс, фиксируемый этим же логическим элементом после момента времени начала процесса прогнозирования, конкретизирует участок контроля или опроса по информации, считываемой с оптической маски. Прогнозируемые значения с выхода устройства могут считываться с помощью электронно-лучевой трубки. Использование светодиодов в предлааемом устройстве обеспечивает возможость выполнения случайной выборки одного бъекта fjs множества объектов и 1 на снове текущей информации, непрерывно поступающей с этих объектов.Конткретизация с помощью предлагаемого устройст ва совместного наступления двух событий А и В с вероятностью Р(А ) Р(В| / А;| ) при условий, когда одно из этих событий определяют по текущей информации, поступающей с объектов контроля или управления, позволяет реализовать контролирующие и управлщощие системы на основе байесовской стратегии. Это позволяет увеличить информированнос многосвязных стохастических систеы контроля и управления. Формула изобретения 1. Устройство для прогнозирования состояний системы контроля, содержащее оптическую маску, расположенную перед экраном телевизионного датчика, генератор напряжения развертки, генератор случайных импульсов и два ключа, отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения устройст- ва, в него введены первый и второй блок памяти, регистр сдвига, переключатель и светодиоды, каждый из которьгх подклю чен к выходу соответствующего блока системы ютнтроля, пластины горизонтального отклонения телевизионного датчика соединены с выходом первого блока памяти и через первый ключ - с выходом генератора напряжения развертки5 который через второй ключ соединен с пласти нами, вертикального отклонения телевизионного датчика и въцсодом второго блок памяти, установочный вход которого соеинен с управляющим вxoдo первого ключа и выходом первого разряда регистра сдвига, выход второго разркда регистра сдвига соединен с заправляющим входом второго ключа, выход генератора случайных импульсов псэдключен к задающему входу регистра сдвтгга и генератору развертки через блок коммутации 6, управлнющий вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного датчика. 2. Устройство для гфогиооирования состояний системы контроля по п. 1, отл кчающееся тем, что блок коммутации содержит переключатель и элемент И переключателя, первая пара контактов включена между первым вы« ходом Переключателя, у травляющтл .м генератора напряжения развертки и выходом видеосигнала телевизионного датчика, вторая пара контактов включена между выходом генератора случайных импульсов и задающ11м входом регистра сдвига, который через третью пару контактов двух позиционного переключателя соединен с. выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом видеосигнала телевизионного f датчика, а его второй выход с выходом генератора случайных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР. XQ 4873О2, кл. G О1 D 9/00. 19.73, 2,А.вторское свидетельство СССР № 536396, кл. Q 01 D9/OO, 1975. 3,Авторское свидетельство СССР № 2320966, кл. Q 05 В 23/О2,.

аи

Т

ю