Прогнозирующее вычислительное устройство

иоптаам л ОПИСАНИЕИЗОБВЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соьоз Советских Сфциалистицеских Республик(22) Заявлено 09.07,1) 1940188 18-24 присоединением заявкийсударственныи комите Саввтв Министров СССР ве делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретени В. О, Курт-Умеров, В, А. Свириденко и В, Г. Хиль Харьковский филиал Опытно-конструкторского бюроавтоматики и Украинский заочный политехнический институт 71) Заявители УСТРОЙ С 54) ПРОГНОЗИРУ 1 ОЩЕЕ ВЫЧИСЛИТЕЛ Известное у ниченное возра ясь оправдаьснь ций развития ст нии задач техн аппаратуры, а прогнозировани развития,нестац щих лишь огра1Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к счетно-решающим устройствам, и может быть использовано в качестве функционального блока первичной переработки информации с прогнозированием тенденций развития процессов в автоматизированных системах управления непрерывными технологическими процессами аппаратов большой инерционности, например сушильных барабанов, в химической, нефтехимической, металлургической и цементной промышленности.Известно устройство для профилактической диагностики, содержащее блок обегающего контроля, выход которого соединен с одним из входов функционального блока вычисления вероятностных параметров, сумматор, блок управления и последовательно соединенные блок вычисления интеграла вероятностей и регистратор, коммутатор, блоки оперативной и внешней памяти. стройство предполагает неограстание предыстории, что являм при прогнозировании тенденационарных процессов в решеической диагностики состояния бсольотно неприемлемо при и изменяющихся тенденции ионарных процессов, содергканиченные участки стационарности, в решении задач диагностики состояния показателей технологических процессов.Цель изобретения - повышение точностипрогнозирования и расширение функциональ ных возможностей устройства для осуществления прогнозирования тенденций развития как стационарных процессов, характеризующих наступление неисправности блоков или элементов автоматических систем, так и нестаци онарных процессов, имеющих место в инерционных аппаратах химической технологии, путем многократного уточнения предсказываемых значений параметров процесса как за счет ограничения (уплотнения) предыстории 15 контролируемого процесса, так и за счет учета ошибок прогноза.При этом используются преимущества известного устройства, его минимальный объем памяти и простота реализации, с возможно стью ограничения длины учитываемой предыстории.Это достигается введением двух дополнительных каналов коррекции, параллельных каналу вычисления величины а.25 При этом выход блока обегающего контроля соединен с первым входом первого блока сравнения первого канала коррекции я, второй вход которого связан с одним из выходов коммутатора, первый выход первого блока 30 сравнения - с первым входом блока, анализирующего знак результата сравнения, а второй выход - с первым входом блока вычисления корректированного момента а. Выходыблока, анализирующего знак результата, подключены к входам сумматора, а выход сумматора - к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первой ячейки хранения постоянного числа т. Выход второго блока сравнения подсоединен к второму входу блока вычисления первого корректированного момента а третийвход которого связан с одним из выходов коммутатора, а выход - с одним из входов коммутатора,Один из выходов коммутатора соединен свходом блока сравнения второго канала коррекции а, второй вход блока сравнения свыходом первой ячейки хранения постоянногочисла Й, а выход - с первым входом блокавычисления второго корректированного момента а второй вход которого подключен квыходу сумматора устройства, третий вход -к выходу второй ячейки хранения постоянногочисла р, а выход - к одному из входов коммутатор а.На чертеже представлена функциональнаясхема прогнозирующего вычислительного устройства с двумя каналами коррекции аиустройством диагностики.Устройство содержит блок 1 обегающегоконтроля, соединенный с функциональнымблоком 2, коммутатор 3, блок 4 оперативнойпамяти, блок 5 внешней памяти, сумматор 6,блок 7 управления и последовательно соединенные блок 8 вычисления интеграла вероятности и регистратор 9.Первый канал коррекции включает в себяблок 10 сравнения, который осуществляетсравнение измеренного значения контролируемого параметра у, поступающего из блока1, с его упрежденным значением У, попадающим из блока 5, определяет ошибку прогноза Л как А=У, - уи выделяет знак имодуль ошибки прогноза Л. Блок 10 соединенс блоком 11 эяака погрешности, который распределяет последовательность знаков Л, поступающих на его вход по двум параллельным каналам + и-в виде последовательности импульсов. Эту последовательностьимпульсов суммирует сумматор 12, если импульсы идут непрерывно (импульс в каждомцикле) по одному из каналов. Блок 13 сравнения осуществляет сравнение суммы, накопленной в сумматоре 12, с постоянным для данного процесса числом т, хранящимся в ячейке14 констант, соединенной с блоком 13. Блок15 коррекции производит вычисление значениякорректированного момента по формулеа - 1а,=а+Л2 (а+2)где а - значение момента, вычисленное в предыдущем цикле прогноза; и - количество выполненных циклов прогноза при условии, что сумма(У - Н )На пятом этапе с блока 5 через коммутатор 3 записывается в блок 2 параметр о, характеризующий точность (дисперсию) предсказания параметра в и-й точке, в результате чего вычисляется параметр 60 65 15 20 25 30 35 40 4импульсов в блоке 13 равна или превышает и.Второй канал коррекции состоит из блока 16 сравнения, который осуществляет сравнение количества выполненных циклов и прогноза с наперед заданным количеством циклов К ячеек 17 и 18 хранения констант, блока 19 коррекции, производящего вычисление значения корректированного момента при выполнении условий и=А по формулеа, =уп - ,+ (ап+ - у+)где Р - коэффициент, учитывающий требование непрерывности исследуемого процесса и хранящийся в ячейке 18 констант.Работает предлагаемое устройство в следующей последовательности.Информация о значении параметра у характеризующего текущее (в и-й момент времени) значение контролируемого параметра, через выход блока 1 обегающего контроля поступает одновременно на функциональный блок 2, через коммутатор 3 в блок оперативной 4 памяти и на блок 10, Последующая работа устройства на протяжении цикла прогноза значений контролируемого параметра осуществляется в восемь этапов.На первом этапе с блока 5 внешней памяти через коммутатор 3 в блок 4 оперативной памяти записывается номер цикла прогноза и, а в блок 10 сравнения - значение У, (в первом цикле прогноза У =0), определяется ошибка прогноза Л, знак который з 1 дп Л через блок 11 поступает в сумматор 12, а модуль проходит в блок 15 для вычисления а,На втором этапе с блока 5 через коммутатор 3 поступает значение а в блок, 2, где вычисляется значение а.1. по формулеи Уп+1 = хп +и+1 и+1 где а, а,.1. - статистические моменты, определяющие реализацию многомерной случайной функции состояния контролируемого параметра в и-й и (и+1)-й точках. Вычисленное значение а,.1. через, коммутатор 3 записывается в блок 4.На третьем этапе, аналогично предыдущему, вычисляется значение параметраи 2 Уп12 1пи+1 которое через коммутатор 3 записывается в блок 4.На четвертом этапе с блока 5 через коммутатор 3 записывается в блок 2 параметр У и вычисляется квадрат разностии - 2а, =ап+Л21 а+2) 35 и+1(Уп - Уп)и и и - 2 и+2 характеризующий точность прогноза в (и+ 1)-й точке. Вычисленное значение о, через коммутатор 3 записывается в блок 4.На шестом этапе паРаметРы ап. , Уп,блока 4 через коммутатор 3 записываются в блок 2 и вычисляется параметри+2У и= 2 - (у и 1-- а и-,-) - у ии - 1 характеризующий предсказанное значение контролируемого параметра в (и+1)-й точке.Вычисленное значение Уп.через коммутатор 3 записывается в блок 4.На седьмом этапе параметры ап ., уп. с блока 4 через коммутатор 3 записываются в блок 10 и одновременно значение и - в блок 16. При выполнении условия и=И проводится вычисление момента, корректирующего апо формулеай, =у и+ (а и1 и+ )Реализация коррекции ад, позволяет значительно повысить точность прогнозирования в результате уплотнения предыстории за счет того, что уплотненная предыстория сочетает в себе полноту информации неограниченной предыстории с точным учетом изменений в тенденциях развития процессов на последующих циклах прогнозирования.Вычисленное значение ад, через коммутатор 3 записывается в блок 4 взамен хранящегося там значения ап+На восьмом этапе командой блока 7 управления осуществляются считывание параметров у, Уп.1., о+из блока 4 и запись их через коммутатор 3 в блок 8, где производится вычисление вероятности выхода контролируемого параметра из зоны допусков Р по формуле поп(1 и+ - У и) 1Р о(Уп- - У и)ехр -с 1 у2 бп+ где У, - допустимое значение контролируемого параметра; с последующей печатью значений Уп+ о+ Р.Одновременно считанные значения а+у и+, Уп.-, т , и записываются через коммутатор 3 в блок 5, при этом в сумматоре 6 номер цикла возрастает на единицу. На этом цикл прогноза заканчивается.В каждом последующем цикле прогноза на первом этапе продолжается анализ ошибки прогноза Л. При совпадении здп Л любых двух соседних прогнозов, значение суммы, находящейся в блоке 12, возрастает. Повторяющееся совпадение ыдп Л свидетельствует о появлении систематической ошибки прогноза,10 15 20 25 ЗО 40 45 50 55 60 65 которая, при данном методе прогнозирования, возникает в момент изменения тенденции развития процесса. При выполнении условии Х здп Л=г производится коррекция момента а по формуле Реализация коррекции а, позволяет осуществить расширение функциональных возможностей устройства в результате учета повторяющихся знаков ошибок прогноза путем непрерывного контроля тенденций развития процесса с введением коррекции по мере появления изменений в тенденции процесса. Вычисленное значение а, через коммутатор 3 записывается в блок 5 взамен хранящегося там значения а ,Появление чередующейся (первый цикл - импульс на одном выходе блока 11, второй цикл - импульс на втором выходе блока 11 и т, д.) последовательности импульсов на выходе блока 11 свидетельствует о том, что прогнозируемые значения контролируемых параметров весьма близки к измеренным и поэтому введение коррекции а не требуется. При этом в сумматоре 12 не происходит накопления суммы, так как каждый импульс, соответствующий вдп Л полярности, противоположной той, которая была записана в предыдущем цикле, устанавливает сумматор в единичное положение независимо от суммы, записанной в нем на предыдущем цикле. Предмет изобретения Прогнозирующее вычислительное устройство, содержащее блок обегагощего контроля, соединенный с ним блок вычисления вероятностных параметров, коммутатор, блок оперативной памяти, соединенный через сумматор с блоком внешней памяти, блок управления и последовательно соединенные блок вычисления интеграла вероятности и регистратор, отличаюигееся тем, что, с целью повышения точности прогнозирования, устройство содержит два канала коррекции, причем выход блока обегающего контроля соединен с первым входом первого блока сравнения первого канала коррекции, второй вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, первый выход первого блока сравнения соединен с первым входом блока анализа знака результата сравнения, а второй выход соединен с первым входом блока вычисления первого корректированного момента, выходы блока анализа знака результата сравнения соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом ячейки хранения постоянного числа, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом блока вычисления первого корректированного момента, третий вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, а выход соединен с од4791181- ьт Ива:тюр,вцыоСоставитель В. КрыловаТехред М, Семенов Корректор М. Лейзерм Редактор И, Грузо Заказ 310 Изд,1680 Тираж 69 Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5ПодписиСР ЦНИИ МОТ, Загорский це ним из входов коммутатора; во втором канале коррекции один из выходов коммутатора соединен с входом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом первой ячейки хранения постоянного числа, а выход соединен с первым входом блока вычисления второго корректированного момента, второй вход которого соединен с выходом сумматора устройства, третий вход соединен с выходом второй ячейки хранения постоянного 5 числа, а выход соединен с одним из входовкоммутатора,