Устройство прогнозирования

(51) М Кл 3 б 05 В 23/02 Гоеудерстееииык конитет Опубликовано 30.05.81. Бюллетень 20Дата опубликования описания 05,06.81по делан изобретеиий и открытий(71) Заявител Ленинградский институт авиационногог 54) УСТРОЙСТВО ГНОЗИРОВАН При эточ. щественно итическим Изобретение относится к системам контроля и управления и предназначено для прогнозирования значения контролируемых параметров по данным серии периодических измерений, в частности, в системах контроля средств обеспечения полетов гражданской авиации.Известны устройства прогнозирования экстра поли рующего типа, работающие на основе двух методов: аналитического экстра- полирования и экстраполирования по методу наименьших квадратов. Первый метод те основан на иопользовании для прогноза функ - ции, проходящей через измеренные значения, При этом возможно использование в экстраполяторах устройств, автоматически подбирающих вид функции прогноза, наиболее близкой к реальной функции изменения измеряемого параметра во временц и обеспечивающей минимум постоянной составляющей ошибки прогноза.Однако этот метод не позволяет бороться со случайной ошибкой прогноза, возникающей за счет ошибки измерения.Второй метод, основан на использовании для прогноза функции, полученной с помощью обработки измеренных значений по методу наименьших квадратов,случайная ошибка прогноза сууменьшается по сравнению с аналметодом прогноза.Известен экстраполятор, в основу которого положен первый метод. Экстраполяторпредназначен для использования в системахавтоматического управления и содержит последовательно соединенные квантовательвходного сигнала, блок текущего среднего,вычислительный блок, блок выработки шага квантования, блок вычисления экстраполируемой функции, блок ошибки, а такжеблок определения степени приближающегополинома, вход которого соединен с выходомблока ошибки, а его первый выход - с квантователем, второй выход - с вычислительным блоком. Кроме того, выход блока текущего среднего соединен со вторым входомвычисления экстраполируемой функции иблока ошибки 1 .Существенным недостатком этого устройства является наличие случайной составляющей ошибки прогноза, обусловленной ошибками измерения, которая резкоувеличивается с увеличением степени аппроксимирующего полинома и времени прогноза.Наиболее близким к предлагаемому является экстраполятор, работающий по методу наименьших квадратов. Он содержит последовательно соединенные блок ввода исходных данных, блок преобразования, вычислительный блок, блок памяти и сумматор, а также блок управления, первый выход которого соединен с входом блока ввода исходных данных, второй выход - с вторым входом блока преобразования, третий выход - со вторым входом вычислительного блока, четвертый выход - со вторым входом блока памяти, блок весовых коэффициентов, вход которого соединен с пятым выходом блока управления, а выход - с третьим входом вычислительного блока. Экстраполятор работает по закономерности у =й.=ЕхА, где у - прогнозируемое значение параметра; х - измереннде 1-ое значение параметра; и - число измерений; А - постоянный коэффициент, зависящий от сте. пени аппроксимируюгцего полинома, числа измерений и, метода экстраполяции, номера шага прогноза 2,Данный экстраполятор не обеспечивает минимум полной ошибки прогноза, так как в устройстве не предусмотрена компенсация постоянной составляющей ошибки прогноза.Цель изобретения - уменьшение полной ошибки прогноза за счет коррекции ее случайной составляющей и рационального выбора аппроксимирующего выражения либо первой, либо второй степени.Поставленная цель достигается тем, что в устройство прогнозирования, содержащее последовательно соединенные блок ввода исходных данных, преобразователь аналогкод, блок памяти, вычислительный блок, выход которого через блок памяти подключен ко входу сумматора, второй вход через задатчик весовых коэффициентов - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом преобразователя аналог - код, третий выход - с третьим входом блока памяти, четвертый выход - с третьим входом вычислительного, блока, а пятый выход - .со входом блока ввода исходных данных, и блок индикации, введены последовательно соединенные первый блок коррекции, второй блок коррекции и блок сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, шестой выход которого соединен с первым входом первого блока коррекции, подключенного вторым входом ко второму входу задатчика весовых коэффициентов, а третьим входом - к третьему выходу блока памяти, четвертый выход которого соединен со вторым входом второго блока коррекции, выход сумматора подключен к блоку индикации.Предлагаемое устройство позволяет на основе уже измеренных значений параметра сократить полную ошибку прогноза путем рационального выбора аппроксимирующего многочлена. Для этого производится оцен Блок 9 коррекции производит вычислениеи коррекцию полной ошибки прогноза ,апо следующему выражению Э 5 где Р - дисперсия ошибки прогноза при линейной модели прогнозирования,имеет постоянный характер и может быть вычислена для заданного числа измерений и числа шаговпрогноза;Р - дисперсия ошибки прогноза приквадратичной модели прогнозирования, имеет также постоянноезначение при заданном числе измерений и шагов прогноза;Р - дисперсия ошибки измерения, величина постоянная, зависящаяот числа измерений и шагов прогноза;М - постоянная составляющая ошибкиизмерения.Блок 1 О сравнения анализирует величину и знак ошибки.: +Зф + ф" (1 тона блок 6 управления выдается сигнал на прогнозирование по линейному закону. 40 55 Если 4ка полной ошибки прогноза как для много- члена 1-ой степени, так и для многочлена 2-ой степени, и из них выбирается тот, которому соответствует минимальная ошибка.На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство содержит блок 1 ввода исходных данных, преобразователь 2 аналог-код, вычислительный блок 3, блок 4 памяти, сумматор 5, блок 6 управления, задатчик 7 весовых коэффициентов, первый 0 блок 8 коррекции, второй блок 9 коррекции, блок 10 сравнения, блок 1 индикации.Устройство прогнозирования работаетследующим образом.По сигналу блока 6 управления значения измеренного параметра подаются с помощью блока 1 в преобразователь 2 и далее на блок 8 коррекции, на второй вход которого из задатчика 7 поступают весовые коэффициенты, которые являются постоянными для заданного числа измерений и ша гов прогноза. В блоке 8 коррекции производится определение ее величины и коррекция по формулеМ=. оу;вгде М - постоянная составляющая полнойошибки прогноза;1 з - весовой коэффициент, имеющий пос -тоянное значение и зависящий от числа измерений и шагов прогноза;у. - измеренное значение параметра;- коэффициент смещения.З 0834676 Формула изобретения Состав и тель Е. Вор соби наТехред А. Бойкас Корректор Г. РешетникТираж 940 Йодписноедарственного комитета СССРизобретений и открытийЖ - 35, Раушская 5нт, г. Ужгород, ул я, 4 Редактор Л. ФильЗаказ 4055/74 ВНИИПИ Госупо делам13035, Москва,лиал ППП Пате наб д. 4/ Проектна 5М ЗЖ "Фк 1,1 квблок 6 управления осушествляет прогнозирование по квадратичному полиному.Таким образом, предварительная оценка ошибки прогноза перед вычислением прогнозируемого значения параметра позволяет скорректировать при прогнозировании постоянную и полную ошибки прогноза, так как на основании данных коррекции вычислительный блок 3, блок 4 памяти и сумматор 5 расчитывают прогнозируемое значение параметра на заданное число шагов по модели, определяемой блоком 6 управления. Расчеты прогнозируемого значения производятся на основании той же серии измерений параметра, что коррекция модели. Результаты прогноза поступают на блок 11 индикации.Применение предлагаемого прогнозатора в системах контроля и управления позволяет уменьшить полную ошибку прогноза измеряемого параметра по сравнению с известным на 15 - 20% Устройство прогнозирования, содержащее последовательно соединенные блок ввода исходных данных, преобразователь аналог-код; блок памяти и вычислительный блок, выход которого через блок памяти подключен ко входу сумматора, второй вход через задатчик весовых коэффициентов - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом 5преобразователя аналог-код, третий выход - с третьим входом блока памяти, четвертый выход - с третьим входом вычислительного блока, а пятый выход - со входом блока ввода исходных данных, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью по вышения точности прогнозирования, в устройство введены последовательно соединенные первый блок коррекции, второй блок коррекции и блок сравнения, выход которого подключен ко входу блока управления, шестой выход которого соединен с первым входом первого блока коррекции, подключенного вторым входом ко второму входу задатчика весовых коэффициентов, а третьим входом - к третьему выходу блока памяти, четвертый выход которого соединен со вторым входом второго блока коррекции, выход сумматора подключен к блоку индикации. Источники информации,принятые .,о внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 333571, кл. б 06 б 7/30, 1973.2. Автоматика и телемеханика. 1962,т. ХХ 111, Мо 9, с. 1264. (прототип).