Устройство для выбора оптимальных решений Советский патент 1982 года по МПК G06G7/122 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработка автоматизированных систем управления .технологическими процессами и большими системами, а также при решении задач моделирования сложных стохастических систем.

По основному авт. св. № 549815 известно устройство для выбора оптимальных решений, содержащее блоки датчиков оцениваемых ситуаций,обобщения первого уровня, датчиков важности параметров, установки весовых коэффициентов, обобщения второго уровня, памяти, оценки последствий принятого решения, запрета, схему сравнения вариантов решений и исполнительный блок причем выходы блока датчиков соединены с первыми входами соответствующих блоков обобщения первого уровня, вторые выходы которых соединены с вторьлми входами соответствующих блоков установки коэффициентов, первые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков важности параметров, а выходы - с -входами блока обобщения второго уровня, первый выход которого соединен через блок памяти с

первым входом схемы сравнения вариантов решений, второй вход которой соединен с вторым выходом блока обобщения второго уровня, первый выход - с первым входом блока оценки последствий принятого решения, вторые входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих блоков обобщения первого уровня, а выход 10с первым входом блока запрета, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы сравнения вариантов решений, а выход соединен с входом исполнительного блока 1.

15

Недостаток устройства заключается в том, что при оценке эффективности функционирования для выбора оптимального решения в известном устройстве принимаются весовые коэ.ффициен20ты частных критериев 1-го уровня постоянными. Однако при управлении сложными технологическими процессами, а также большими системами, как, например, тепловыми потоками при произ25водстве стекла в ванной регеративной печи или группой сварочных устано-вок для автоматической дуговой сварки, возникает необходимость изменения весовых коэффициентов в функционале

30 обобщения второго уровня программно, либо в функции выходных координат системы и внешних воздействий выполнения технологической программы. Недостаток известного устройства состоит также в отсутствии учета изменения важности параметров для многорежимных стохастических и динамических объектов, отсутствии учета возможного изменения критерия оценки, отрицательньлм следствием которого является неоптимальность найденного решения (управления).

Цель изобретения - повышение качества выбора оптимальных решений за счет оперативного изменения критериев оценки.

Поставленная цель достигается тем что в устройство введены блок кодирования весовых коэффициентов и блок пороговых элементов, выходы которого соединены с- соответствующими входами блока кодирования весовых коэффициентов, каждая группа выходов которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы блока пороговых элементов соедииены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации

На фиг; 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функцинальная реализация блока пороговых элементов, .блока кодирования весовых коэффициентов и блоков датчиков важности параметров; на фиг. 3 - пример изменения весовых коэффициентов во времени (вследствие изменения во времени исходной ситуации.

Устройство включает блок 1 датчиков оцениваемой ситуации, на выходах которого количественно отражаются качества параметров системы, блоки 2 обобщения первого уровня, блок 3 пороговых элементов, содержащий пороговые элементы, регистрирующие нахождение параметров по количественным оценкам в определенных пределах, и переключающийся при выходе качеств параметров за установленные границы, блок 4 кодирования весовых коэффициентов, функциональное назначение которого состоит в выдаче кодов весовых коэффициентов частных критериев по состояниям блока 3 пороговых устройств, датчики 5 важности параметров, блок 6 установки весовых коэффициентов, блок 7 обобщения второго уровня, блок 8 памяти, схему 9 сравнения вариантов решений, блок 10 оценки последствий принятого решения , блок 11 запрета,-исполнительный блок 12.

Функциональная реализация блока 3 пороговых устройств содержит входы блоков пороговых устройств, аналого-цифровые,преобразователи , дешифраторы 15,- 15ц , .сигналы на каждом из выходов которых соответствуют некоторым множествам (непересекающимся) кодов аналого-цифровых преобразователей 14г, приче каждое из данных множеств определяет заданный диапазон изменения параметров объекта. Выходы дешифраторов 15j- 15п являются выходами блока 3 пороговых устройств. Функциональная схема блока 4 кодирования весовых коэффициентов содержит входы 16) 162 блока 4, элементы И , регистры 182, предназначенные для хранения дискретных величин весовых коэффициентов (соответствующих значению кода заданной ситуации на выходах блока 3 пороговых уст ройств, элементы ИЛИ 191, выходы которых соответственно являются выходами блока 4 кодирования весовых коэффициентов. Функциональная схема блока 5 датчиков важности параметров содержит входы 202. блока 5, цифро-аналоговые преобразователи 2if, выходы 22пблока 5 датчиков важности параметров.

На фиг. 3 показано изменение -весовых коэффициентов , . . . , -п в зависимости от диапазона изменения количественных оценок параметров объекта х,...,х, причем х определяет i-ую границу изменения важности х параметра объекта.

Устройство работает следующим образом.

Исхрдная ситуация в виде сигналов х,...,х,, характеризующих изменения параметров оценки, от блока 1 датчиков оцениваемой ситуации поступают на первые входы блока 2 обобщения первого уровня и входы соответственно блока 3, пороговых элементов.

В зависимости от уровней сигналов датчиков блока.1 аналого-цифровые преобразователи 15 -15,;,вырабатывают кодовые значения,определяемые множествами ,, причем каждому элементу S, 6 SK соответствует однозначно квант изменения параметра х.. Весовы коэффициенты критерия F оценке ситуаций хранятся в регистрах 18 в виде кодовых величин, причем величина I для каждого параметра оценки объекта Хр определяется числом границ изменения его важности х р .

Так, например, у параметра оценки х (фиг. 3) имеется восемь границ изменения его важности. Дешифраторы 15f устанавливают соответствие измененного параметра оц-енки х в пределах интервалов важности сигналам на соответственных выходах. Причем, если параметр х;,, например, х находится в границах от х до х| , то в- этом случае сигнал будет только на втором выходе дешифратора 15, т.е. соответствие однозначное. Сигналы с выходов дешифраторов 15 открывают соответствующие элементы 17 -17, и коды весовых коэффициентов („,,... ,1.пчерез элементы ИЛИ 19, -19t подаются на входы 20{-206 соответствующих цифро-аналоговых преобразователей 21л блока 5 датчиков важности параметров. Аналоговые зна чения весовых коэффициентов ,..., -п с выходов 22 - блока 5 поступают на первые входы блоков 6 ус тановки весовых коэффициентов, на вторые входы которых поступают сигн лы от блоков 2 обобщения первого уровня, которые вырабатывают оценки микроситуаций (обобщенных ситуаций) в соответствии с уровнями сигналов датчиков блока 1. Таким образом выработаны сигналы.важности оценок микроситуаций с помощью блоков 2, 5, 6. На входы блока 7 обобщения второго уровня поступают оценки микроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок 7 по заданному критерию F , предположим вида F 2 1-гл J m , , .гп где п - число параметров оценки, 3 - чиqлeннaя оценка макроситуации, оценивают вариант решения, соответствующий данному набору оценок макроситуаций. Величина оценки варианта решения запоминается в блоке 8, памяти, а. затем сравнивается с другими оценками на схеме 9 сравнения на выходе которой вырабатываетсясигнал, соответствующий оценке лучшего варианта решения, соответствую щего заданной исходной ситуации (за данному диапазону изменения параметров объекта). Блоки 10 и 11 предназначены для определения оценки последствий решения, имеющегося на выходе схемы 9 сравнения, путем экстраполяции найденного решения на заданный временной интервал. Данная часть устройст ва работает следующим образом. Со схемы 9 сравнения на блок 10, оценивающий последствия принятого решения, поступает сигнал по первом входу, соответствующий оценке лучшего варианта решения в пределах за данной исходной ситуации. В блоке 10 на основе сигналов, поступающих от блоков 2 обобщения первого уров ня, и найденного варианта решения исходная ситуация экстраполируется на заданный временной интервал и оценивается ситуация, полученная по ле, экстраполяции, причем если ситуация оценивается выше исходной, то блока 10 на первый вхрд блока 11 за прета поступает разрешающий сигнал и со схемы сравнения на исполнительный бЛок 12 поступает сигнал, определяющий управление по лучшему варианту решений в пределах заданной исходной ситуации и с учетом оценки принятого решения. В противном случае на первый вход блока 11 запрета с блока 10 поступает запрещающий сигнал и продолжается поиск лучшего варианта решения с учетом последствий принятого решения. : Предлагаемое устройство может использоваться при управлении объектами с ограниченными ресурсами управления, которые в процессе функционирования детермированно либо стохастически меняют режим работы, что ведет к необходимости изменения закона и структуры оптимального управления в соответствии с новыми значениями весовых коэффициентов «km. Так, например, параметрами обобщения первого уровня могут являться квадратичный критерий (Т - время переходного процесса) т п , 0( I X, dt, о 1и критерий минимума расхода энергетических ресурсов на управление Зг. И критерий быстродействия :.- Sat. Тогда предлагаемое устройство для. каждой области фазового пространства, где находится в данный момент изображающая точка системы (х Е , x ) , формирует соот- . ветствующее оптимальное управление путем изменения весовых коэффициентов при переходе в соседнюю область фазового пространства. При многопроходной многослойной автоматической дуговой сварке кольцевых швов толстостенных изделий требуется поиск оптимального режима сварки в зав.исимости от номера слоя, количественных характеристик дефектов разделки и т.д. Предлагаемое устройство позволяет решить задачу выбора оптимального режима сварки (напряжение, скорость прохода) путем изменения весовых коэффициентов обобщенного .критерия при изменении номера слоя, ширины разделки и т.д. Эффективность устройства выбора оптимальных решений определяется расширением его функциональных, возможностей по сравнению с известными устройствами и выражается через следующие факторы: решена задача изменения приоритета частных критериев оценки в зависимости от заданной исходной ситуации; решена функциональная возможность применения устройства выбора ..;оптимальных решений для оценки состояний и управления технологическими объектами при изменении внешних воздействий и требований к качеству управления.

Формула изобретения

Устройство для выбора оптимальных решений по авт. св. № 549815, о т личающеес я тем, что, с целью повышения качества выбора оптимальных решений за счет оперативного изменения критериев оценки, в него введены блок кодирования весовых коэффициентов и блок пороговых элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока .кодирования весовых- коэффициентов, каждая группа выходов которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы блока пороговых элементов соединены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 549815, кл. G Об G 7/122, 1975 (прототип).

Zfc

-07бг

fS.

Wf

fSr

П P

и

iJ

,

a

г/.

гог

I

/7г

r-1 IS, -0-:

/4

/4;

w

:/-5v

H

20,

f

/Л

ff,

n

.