Устройство для экстраполяции линейных процессов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/30 

1

Изобретение относится к вычисли тeлbнo 1 технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления для прогнозирования линейных и линеаризованных процессов изменения контролируемых параметров технических объектов.

Известно устройство, которое вырабатывает вероятностную оценку будущих значений случайного процесса tl.

Недостаток данного устройства необходимость знания статических характеристик процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство линейной экстраполяции, осуществляющее предсказание изменений контролируемого параметра путем линейного сглаживания 2.

Однако при наличии ошибок измерений с неизвестными заранее статическими характеристиками предсказаннпя тенденция развития процесса

может значительно отличаться от действительной.

Цель изобретения - обеспечение гарантированной достоверности предсказания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для экстраполяции линейных процессов, содержащее блок задания контролируемых значений и арифметический блок, первые выходы

10 которых соединены с соответствующими входами блока индикации, дополнительно содержит две группы по п формирователей линейных функций, блок выделения минимальной величины,

15 блок выделения максимальной величины, датчик скорости линейного процесса и блок сравнения, при этом второй выход блока задания контролируемых знамений соединен с входа20ми установки начальных значений формирователей линейных функций первой группы, третий выход - с входами установки начальных значений п фор3мирователей линейных функций второй группы, четвертый выход - с вх дами задания моментов контроля формирователей линейных функций об их групп, масштабирующие входы которых подключены к первому выходу. датчикаскорости линейного процесса, выходы формирователей первой группы соединены с соответствующими входами блока выделения минимальной величины, а выходы формирователей второй группы - с соответствующими входами блока выделения максимальной величины, выходы блоков выделения минимальной и максимальной величин соединен с соответствующими входами блока сра нения, первый выход которого соеди нен с запускающим входо.м датчика с рости линейного процесса, а второй выход - с первым входом арифметиче кого блока и с управляющим входом датчика скорости линейного процесса, второй выход которого соединен с вторым входом арифметического блока третий вход которого соединен с пятым выходом блока задания контролируемых значений, второй выход Арифметического блока соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса. .На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства. Устройство для экстраполяции линейных процессов, содержит блок 1 задания контролируемых значений, формирователи 2 линейных функций, блок 3 выделения минимальной величины, блок Ц выделения максимальной величины, датчик 5 скорости линейного процесса, блок 6 сравнения, арифметический блок 7, блок 8 индикации. Устройство работает следующим образом. С учетом предельных ошибок конт роля строятся два наихудших продол жения контролируемого процесса, которые за пределами y4actKa наблюдений выделяют конус экстраполяции. В данном конусе будет гарантированно находиться в будущем дей ствительная реализация контролируе мого процесса. Построение конуса экстраполяции соответствует нахождению гарантированных пределов изменения контролируемого параметра будущем и определяется следующим образом. По данным наблюдений экстраполируемого процесса x(t) в h точках интервала наблюдения с учетом предельных ошибок контроля формируется система неравенств y(tO-VXo+x t y(t-,)t Дп, 1,п, где ({:.); - результаты контроля экстраполируемого процесса x{t),х-, - неизвестные коэффициенты; значения предельных ошибок контроля x(t) в точках ti,-tq,..-,tri моменты контроля x(t). олученная система неравенств определяет в пространстве коэффициентов X(j, х многоугольник М возмо) значений X.Q, х относительно результатов контроля {y(t.i) i-i и предельных ошиЬок контроля -. Среди вершин указанного многоугольника имеются две таких, координаты которых соответствуют значениям коэффициентов наихудших продолжений x(t) при , образующих конус экстрапо:ляцииxo+x,t x(,t, V , где Хр, х,, хЦ, х , - координаты искомых вершин многоугольника М, причем к1у.(, х wiпх.; xi min хп; М М М х п1йХх.. . При рассмотрении вершин М определяются значения XQ, х,, xJJ, х и, таким образом, завершается построение конуса экстраполяции для экстраполируемого процесса x(t). Блок 1 предназначен для набора входных данных. Входными данными являются: fti}-. - моменты контроля. ГД1}Р.- значенияпредельных ошибок Контроля, il(.t)} - результаты контроля экстраполируемого процесса. - Структура блока 1 содержит клавиатуру наименований вводимых параметров, клавиатуру задания численных значений параметров и мультиплексор, подключающий каналы ввода-вывода. Первой клавиатурой задается адрес соответствующего регистра, второй - численная величина. Кроме того, в зависимости от решаемой задачи блок 1 позволяет набирать значения времени tp, для которого определяется гарантированный 59 интервал изменений x(tj, либо зада;вать фиксированные значения А и В допустимых изменений экстраполируемого процесса x(t). Набор входных данных визуально контролируется в блоке 8 индикации. Формирователи 2 предназначаются для генерирования функций вида Хо yCt -Ai-x t; xoi y(t-)ui-x t. На входы каждого формирователя 2 от блока 1 подаются сигналы t, y(t|)-Ai, y(ti) + Ai, а от датчик 5 на вход Р - сигнал х. На выходе каждого формирователя возникает си1 нал Хд-. Формирователь 2 может быть выполнен на трех регистрах (t ,у-,Д ДВУХ сумматорах ()i (yjjt&i) и блоке умножения (х,1.)„ Блок 3 предназначен для выбора м нимального сигнала из входящих сигналов (t-, )+,д i и выдачи этого сигнала Xoimdx o блок 6 сравнения. Блок k выбирает и выдает на блок 6 максимальный сигнал Q из ВХО-ДЯ1ДИХ сигналов (t)-Д i . Датчик 5 предназначен для выдачи сигнала из интервала от до ,,с шагом с(. Датчик 5 может быть выполнен на базе счетчика, на котором устанавливается исходное значение х.. и к выходу которого подключен преобразователь величины шага db,,В число импульсов. С приходом сигнала С с выхода содержимое счетчика каждый раз увеличивается на величинуcfx, вплоть до появления сигнала N на входе датчика 5. При этом с помощью логических элементов содержимое счетчика возникает на выходе М. При отсутствии сигнала N счетчик по достижении значения Хх. возвращается в исходное состояние X;, При включении . устройства в работу на выходе Р датчика 5 автоматически появляется сигнал , этот сигнал от цикла к циклу изменяется на величинус х при каждом появлении сигнала на запускающем входе С датчика 5. При подаче сигнала с выхода S блока 6 на управляющий вход N датчика 5 сигнал х появляется на выходе М датчика 5. Блок 6 сравнения предназначен для сравнения поступающих .на ее входы сигналов xi и х. При , Jx§ на выходе С возникает запускающий сигнал. Если , с выхода S блока 6 выдается сигнал (ияи хо).. Арифметический блок 7 предназна- чен для вычисления моментов времени достижения экстраполируемым процессом фиксированных границ А и В: также для вычислений гарантирован пределов изменения экстраполиrл oмr rл .оо, о . п-,и...,й ...д.,-.руемого процесса в заданный момент времени tp - величины ZB , ZHF Zg xp+x tp; ZH xi+x.tp; (tp) Zft, В арифметическом блоке 7 предусмотрено соответствующее переключение ремима вычислений. Блок индикации 8 предназначен для индикации входных данных, а также для индикации результатов вычислений в блоке 7. Цикл работы устройства начинается с подачи на входы Р .формирователей 2 от датчика 5 сигнала . При поступлении этого сигнала с выходой формирователей 2 сигналы (t:;) + Ai -x.t-, ,2,...n, поступают в блок 3 для выделения минимального из них, а сигналы X(,(t )-4i-x t; поступает в блок А для выделения максимального из них. Выделенные в блоках 3 и 4 сигналы х и х передаются на блок 6ц. При неравенстве сигналов X g и Хдна выходе С блока 6 возникает запускающий сигнал. Этот сигнал поступает на вход датчика 5, в результате чего с выхода Р датчика 5 на входы Р формирователей 2 подается новое значение Х, которое больше предыдущего на величину сх. С подачи этого сигнала начинается очередной цикл работы устройства. Циклы повторяются и процесс продолжается до тех пор, пока на блок 6 не поступят равные входные сигналы . В :этом случае на Выходе С блока 6 сигнала не будет, а на выГ ft И ходе S появится сигнал или . Этот сигнал подается на вход N датчика 5 и на вход S блока 7. При этом с выхода М датчика 5 в арифметический блок 7 подается сигнал х-1 (или х ),равный по величине тому сигналу х, при котором наступило состояние . Если арифметический блок 7 работает в ре жиме время, то на его вход от бло ка 1 поступают сигналы А и В, а есл в режиме вычисления ограничений Z, то от блока 1 на вход блока 7 посту пает сигнал tp. В зависимости от эт го при подаче сигналов Хд и. х, происходит вычисление tg или Zg. Сигна лы t g или Z g с выхода блока 7 поступают в блок 8 индикации. Однов ременно с выхода С блока 7 на вход С датчика 5 поступает запускающий сигнал. Датчик 5 вырабатывает очередное значение х и начинается следующий цикл работы устройства. В результате повторения циклов происходит определение х и х и осуществляется вычисление tn или ZH. После индикации t или ZH в блоке 8 работа устройства заканчивается. Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется повышением достоверности пре сказания в тех случаях, когда статические характеристики контролируе мого процесса оприорно неизвестны. Формула изобретения Устройство для экстраполяции линейных процессов, содержащее блок задания контролируемых значений и арифметический блок, первые выходы которых соединены с соответствующи ми входами блока индикации, отли чающееся тем, что, с целью .обеспечения гарантированной достоверности предсказания, устройство дополнительно содержит две группы по п формирователей линейных функций, блок выделения минимальной величины, блок выделения максимальной величины, датчик скорости линейного процесса и блок сравнения, при этом второй выход блока задания контролируемых значений соединен с входами установки начальных значений п формирователей линейных функций первой группы, третий выход - с входами установки начальных значений п формирователей линейных функций второй группы, четвертый выход - с входами задания моментов контроля формирователей линейных функций обеих групп, масштабирующие входы которых подключены к первому выходу датчика скорости линейного процесса, выходы формирователей первой группы соединены с соответствующими входами блока выделения минимальной величины, а выходы формирователей второй группы - с соответствующими входами блока выделения максимальной величины, выходы блоков выделения минимальной и максимальной величин соединены с соответствующими входами блоблока сравнения, первый выход которого соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса, а второй выход - с первым входом арифметического блока и с управляющим входом датчика скорости линейного процесса, второй выход которого соединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которого соединен с пятым выходом блока задания контролируемых значений, второй выход арифметического блока соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 691882, кл. G Об G 7/30, 19772.Авторское свидетельство СССР № 531167, кл. G Об G 7/30, 197.