Устройство для прогнозирования состояний системы управления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 28,06,76 (2 ) 2377673/18-24с присоединением заявки РЙ -ио делам нзобретеннй и открытнй(7 ) Заявитель Руставский металлургический завод(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЙ СИСТЕМ Ы УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано при построении статистических, в частности прогнозирующих, систем управления технологическими процессами,Известное изобретение по авт. св.5487302 содержит электроннолучевую трубку, пластины вертикального отклонения электронного луча, которые соединены со входом устройства, генератор напряже 1 О ния развертки электронного луча, выход которого соединен с пластинами горизонтального отклонения луча эпектроннолуче вой трубки, оптическую систему, маску, фотодатчик, ключ и генератор случайно15 распределенных во времени импульсов, причем выход фотодатчика соединен с управляющим входом генератора напряжения горизонтальной развертки электронного луча, выход последнего соединен с выходом устройства через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом генератора случайно распределенных во времени импульсов 11 . Известное устройство осуществляет прогнозирование состояний системы управления по одному параметру, информация о котором поступает на единственный вход устройства.Недостатком известного устройства является то, что с его помощью невозможно осуществить прогнозирование значений параметров, ввод которых в систему управления переведет ее в состояние, определяемое заданным множеством значений параметров, если число параметров тз ) 2.Бель изобретения - расширение функциональных возможностей. известного устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство по авт, св.487302 введены блок управления, элемент ИЛИ, многоканальный преобразователь "аналог код" и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов, иервый и второй дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элементаИЛИ, управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходамимногоканального преобразователя "анапогкод", управляющие входы вторых дополнительных ключей - с блоком управления, авходы счетчиков подключены к выходампервых дополнительных ключей.На чертеже приведена блок-схема уст- .ройства дпя прогнозирования состояний системы управления, содержащего электронн, олучевуюю трубку 1, маску 2, расположенную между экраном электроннолучевой трубки и оптической системой 3, фотодатчик 4, выход которого соединен суправлялощим входом генератора напряжения развертки электронного луча 5, выход последнего соединен с пластинами горизонтальной развертки луча и через нормально разомкнутый ключ 6, к управляющему входу которого подключен выход генератора случайно распределенных во времени импульсов 7, соединен с выходом 8основного устройства, многоканальныйпреобразователь 9 аналог-код" и по числу каналов последовательно соединенныегенератор импульсов 10, первый 11 ивторой 12 дополнительные ключи, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 13, управляющие входы 14 первых дополнительных ключей, соединенЗОные с выходами многоканального преобразователя 9 аналог-код", управляющиевходы 15 вторых дополнительных ключей,соединенные с блоком 16 управления,счетчики 17 и вход 18 устройства. Каждый генератор импульсов 10 представляетсобой ячейку Н вфазного вероятностногораспределителя 19, Генераторы 10 выполняют функции задатчиков счетчики 17 из-.меряют среднюю скорость импульсов, а в40качестве блока 16 управления используется, например, источник ЭДС,.Принцип работы устройства для прогнозирования параметров системы управления приводится на примере мартеновского45производства.Входным множеством параметров длямартеновского цеха и, следовательно, длязаявленного устройства служат закаэан 51ные на сутки требуемые числа плавок покаждой марке стали. Выходным множеством параметров являются фактически получаемые числа плавок каждой марки стали или множество исходов.Вероятность перехода при плавке эа 55данной марки стали в исходы, при которыхполучаются другие марки стали, опредепяется статистической динамикой данного обьек та, Заказчика интересует не входное множество суточного заказа мартеновскому цеху, а исход этого заказа, т,е. выходное множество. Необходимо сформировать такой заказ, чтобы поступил нужный исход, т,е. нужное число плавок каждой марки стали.Введем обозначения:- заказываемое количество плавок стали марки л (л =1, .н )Р - вероятность люлучения сталиВмаркипри плавке стали марки л (4 = 1,2, .,Н 1 =1,2,- количество плавок стали марки, которое требуется получитьи ( =12Н );ХХлР- количество плавок стали марки1получаемых при плавкевсех марок стали (=1,2,.Н).В векторной форме Р = Х следовательно1=7, р." где. Х - век тор, координатами которогоявлюатся заказываемые количества плавок каждого вида,2Х=Х- вектор, координатами которогявляются количества плавокстали каждого вида, которыетребуется получитьи котор Ъ -матрица, элементявляются вероягнстали маркистали марки -л ости получепри плавке Р Р Р,РИа" л 1" лпР Р . РЗ 2 т" 2 ИилР "Р 1." 1 и и 1 Ри 2 Ч Фактически предложенное устройство является вероятностным вычислительны устройством, которое позволяег опреде708311 Нт "- 1-М 5лить й -мерный выходной вектор, который преобразуется в заданный д мерный вектор, т,е. вычислить обратную матрицу; вероятностный принцип работы устройства упрощает процесс вычиспения обратной матрицы.Устройство работает спедующим образом.Строки матрицы соответствуют строкам на оптической маске 2, а столбцы - 11выходам мцогоканапьного преобразовате-.ля "анапог-код" (или амппитудного дискриминатора) 9.По вертикали величина отклоненияэлектронного луча на экране квантована 15на г 1 уровней, в соответствии с й фиксированными величинами напряжений, коммутируемыми на вход основного устройства от бпока управления 14 (источникаЭДС), Электрочный пуч на-том уровне по вертикали сканирует 4 -тую строку (или попосу) маски 2 (1 1,2/й), Спомощью преобразователя "аналог-код 9отклонения электронного пуча на экранеэпектронно-пучевой трубки квантуются Пуровней в соответствии с уровнями вер/тикапьного отклонения луча,-тый уровень квантования по горизонтапи онреде%пяет-ный столбец маски, абсцисса которого заключена в интервале (Я ./)( ) )Р(полосы) и-го столбца, символами,применяемыми в основном устройстве, нанесена величина, цропорционапьная веро 35ятности перехода заданного состояния(объекта, параметра ипи процесса в зависимости от еГо характеристики (определяемой символом 4 ) в соответственныйисход характеризуемый симватом(в 1 4 ОЪтом числе и= ), например, вероятностьполучения марки стапи, характеризуемойсимвопом 1, если производится плавкамарки стати, характеризуемой символом1 ), Среднюю статистическую частоту45импульсов О 1-того генератора 10вероятностного распределитепя 19 устанавпивают равнойГ 1.Я щ 31 1-Кгде г 1 - заданная (требуемая) частота исходов, характеризуемыхсимволом 1- коэффициент пропорционапь 55ности,Заданное количество каждой марки вво. -дится с помощью вероятностного распределителя 19. 6Если марку стапи 1 нужно получить с час то той, прямо пропорциональной Гго 1 -тый генератор 10 вероятностного распределителя 19 должен генерировать импульсы, средняя статистическая частота которых равна Чтобы система событий была полной,необходимо выпопнение усповияНЯ м. =сснЯ апи,1=1 если вероятность появпения импульса на 4 -том выходе, вероятностноо распредепитепя 19 равна Р, то;) Р = 1.л"-М Импупьсы на выходах генераторов 10 и на выходах преобразоватепя "аналогкод 9 спучайно распредепены во времени и независимы друг от друга.Импульс от 1 -го генератора 10, спучайно совпавший во времени с импульсом, поступившим с выхода основного устройства через соответствующий 1 -тый выход преобразователя "анапог-код, не поступает на вход измерителя средней скорости счета (счетчика) импупьсов 17 и на управпяющий вход кпюча 12, а частота случаев перевода электронного пуча в. попожение, при котором сканируется-тая строка маски 2, будет равна.гн-Кн 1где (, - частота исходов, характеризуе,мых симвопомКгт й. - чиспо спучайно совпавших во1времени импульсов не входахнормапьно замкнутого 4 -го кпюча 11. Если дпя данной системы управления наибопее вероятен переход от-того значения в 1 -гый исход, система будет стремиться к состоянию, при которомгт,е когда частота исходов дпя каждой из характеризующих систему величин совпадает с заданной частотой соответствующих вепичин, Действитепьго при 4Ф - КР 1Р= гобращается в тождество.Если ф ) Р, вероятность выбора "1 -той строки 1 маски для сканирования электронного пуча уменьшается, что приводит к уменьшению частоты исходов характеризуемых симвопом 4, и наоборот,м708311" "ет- позволяет определить наиболее вероятныест- условия дпя оптимального управления, приуп- которых с наибольшей вероятностью будуто- получены заданные выходные величины. 7Таким образом, все величины парамров, характеризующие состояние устройва прогнозирования состояний системыравления, стремятся к состоянию, при ктором частоты 9 наступлений исходов,характеризуемых символом , стремятсяк заданным их частотам РВ установившемся режиме величина,чфиксируемая 1 -тым счетчиком среднейскорости импульсов 17, выразится величинойЩ = "иж И " "ЧдОчевидно, при ( -" Р и М= 1Таким образом, дпя того, чтобы на выходе дан 15ной системы управления получить с наибольшей вероятностью заданное множествовыходных величинИ ) , на ее входнеобходимо ввести множество величин9 ч ; которое можно попучить с поощью данного устройства. Прогнозируемое множество 1 МЧсчитывветси вустановившемся режиме со счетчиковсредней скорости импульсов 17,В рассмотренном примере это значит, 25что апи попучеиинПчппввок степимарокв данной системе при данном множестве значений Р необходимо провести множествоД плавоксоответствующих марок стали.Применение устройства для прогнозирования состояний системы управления Формула изобретения Устройство для прогнозирования состояний системы управления по авт, св.487302, о т л и ч а ю ш е е с я тем что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок управления, элемент ИЛИ, многоканальный преобразователь "аналогкод" и по числу каналов последовательно соединенные генератор импульсов, первый и второй дополнительные ключи, выходы которых соединены с выходами элемента ИЛИ, управляющие входы первых дополнительных ключей соединены с выходами многоканального преобразователя аналогкодф, управляющие входы вторых дополнительных ключей - с блоком управления, а входы счетчиков подключены к выходам первых дополнительных ключей. Источники информации,принятые во внимение при экспертизе