Вычислительное устройство для определения параметров нестационарных стохастических объектов

Номер патента: 746543

Авторы: Бондарь, Никитенко, Прядкин, Тимофеев

ZIP архив

Текст

ййЩ Я 1 т 746543 Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик ИЗОБРЕТЕН ЙЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1ФРщ(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 26,04. 78 (21) 2608780/18-24с присоелинением заявки лйОпубликовано 07,07.80, Бюллетень й 25 до делам зобретеий открытийДата опубликования описания 08,07,80(72) Авторы изобретения Б, Б. Тимофеев, Л. Л, Прядкин, Ю. Д, Бондарь и ВМ. Никитенко Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 1Изобретение относится к автоматике . и вычислительной технике предназначено дпя настройки в реальном масштабе времени параметров линейных или приводимых к линейным по коэффициентам моделей нестационарных стахастических обьек 5 тов и может применяться как самостоятельно для изучения объектов, так и в комплексе с другими устройствами для управления.Известен идентификатор, входящий в адаптивную систему управления, содержащий элементы задержки, блоки умноже ния, нелинейный преобразователь, усилители с переменным коэффициентом усиле-, ния и дискретные интеграторы (диграторы) Я.К недостаткам указанного устройстваотносятся возникающие большие ошибкипрогноза при идентификации нестацяонарных обьектов из-за того, .что коэффициент шага с возрастанием номера итерации стремится к нулю. 2Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является адаптивное вычислительное устройство, содержащееаналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок управления, бпоки формированиялинейно-независимых функций, кольцевойсчетчик, регистры сдвига, оперативныйрегистр, блок скалярного произведения,блок масштаба приращения коэффициентови ключи, образующие арифметическийбдок и коммутатор 21,К недостаткам этого устройства относится большое время ввода устройства в работу из-за большкх ошибок, возникающих в начальный период. когда априорные значения коэффициентов взяты производьно, и большие ошибки прогноза при идентификации нестационарных обьектов из-за невозможности отслеживания изменяющихся коэффициентов объекта вследствие того, что коэффициент шагас возрастанием номера итерации стремится к нулю.(3) 45 3 7465Цель изобретения - сокращение времени ввода устройства в работу и уменьшение ошибки прогноза при идентификации нестационарных объектов.Поставленная цель достигается тем,что в вычислительное устройство, содер 5жащее коммутатор, вход которого является входом устройства, а выход соединенс информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход которогоподключен к первому входу блока памяти,выход которого соединен с первым входомарифметического блока, первьй выход которого подключен ко второму входу блокапамяти, управляющие входы коммутаторааналого-цифрового преобразователя, блокапамяти и арифметического блока соединены с выходом блока управления, введенытриггер начальной настройки, регистрсерии, реверсивный счетчик и блок постоян 2 рной памяти, выход которого соединен совторым входом арифметического блока, авход подключен к выходу реверсивногосчетчика, вход которого соединен с выходом регистра серии, первый и второй 25входы которого подключены соответственно ко второму выходу арифметическогоблока и к выходу триггера начальнойнастройки, вход которого подключен ктретьему выходу арифметического блока, зоуправляющие входы регистра серии, реверсивного счетчика, блока постояннойпамяти и триггера начальной настройкиподключены к выходу блока управления,вход которого соединен с выходом триг- З 5гера начальной настройки,Предлагаемое вычислительное устройст-во схематически показано на чертеже.Оно состоит из коммутатора 1, аналого-цифрового преобразователя 2 аналог Окод, блока 3 памяти, арифметитбскогоблока 4, триггера 5 начальной настройки, регистра 6 серии, реверсивногосчетчика 7, блока 8 постоянной памяти,блока 9 управления. Выход коммутатора 1 через преобразователь 2 аналог-код соединен с первым входом блока 3 памяти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока 4, при этом первый выход последнего соединен со вторым входом блока 3 памяти, Второй выход арифметического блока 4 соединен с первым входом регистра 6 серии, а третий его выход соединен со входом триггера 5 начальной настройки, выход которого по одной цепи соединен со входом блока 9 уйравлеййя, а по другой - со вто 434рым цходом регистра 6 серии, выход котс 1 рого через последовательно соединенные реверсивный счетчик 7 и блок 8 постоянной памяти соединен со вторым входом арифметического блока 4; выход блока 9 соединен с управляющими входами всех перечисленных выше признаков.Коммутатор 1 предназначен для коммутации сигналов, поступающих от датчиков технологического процесса.Аналого-цифровой преобразователь 2 аналог-код служит для преобразования непрерывных сигналов датчиков в цифровую форму.Блок 3 памяти необходим для запоминания текущей информации, поступаюшей от датчиков,. а также для запоминания оценок коэффициентов модели и констант, ,характеризующих конкретный объект,Арифметический блок 4 предназначен для производства арифметических операций по вычислению оценок коэффициентов моделей. Расчет производится последовательно в соответствии с выражениями1.1и м о илл 1 л 1-л 1 л 11 (1) О =О, +й Э х, .В 1,К 1,Н-Л 0 И И 1,В- коэффициент шага;у выходная переменная,у - входная -1 -я переменная1 ЧЭкоторая в общем случае может быть функцией 1(Х)18 - постоянный нормирующиймножитель, равный/Я,-2О - количество существенныхвходных переменных,Триггер 5 начальной настройки предназначен для того, чтобы в устройствепосле ввода первого измерения входов ивыходов совершались начальные настроечные циклы по вычислению первого значения коэффициентов модели О 1=0 1 ,Р1 Л 4фдотехпор, пока ошибкаР,фУл-(И +, а Х )Л о(1 1 а А 31 1 лне станет меньше заднего значения ОЛ 4 А, Введение начал ьных настроечных циклов устраняет колебания выхода модели,5 7485436 обусловленные произвольными априорны- этом блок 8 вьщает максимальное знами значениями коэффициентов, повышает чение шага /,=1. точность вычисления оценок в момент Блок 8 постоянной памяти предназнавключения и значительно сокращает вре- чен для хранения чисел гармонического мя ввода устройства в работу. Сигналы 5 ряда, которые испопьзуются в качестве с триггера 5 поступают на блок управле- значений коэффициента шага"1/5, 5=1,1,к. ния и на регистр серий. Сигнал с триг- Наибольшее значение К выбирают из гера 5 в блоке управления испопьзуется практических соображений равным 32, как условие для микропрограммного авто Блок применяется для того, чтобы устмата, невыполнение которого ведет к 0 ранить операцию деления в арифметичесповторному вычислению коэффициентов ком блоке 4 для повышения его быстро- модели с данными первого измерения вхо действия.дов и выхода, В регистре 6 серий сиг- Блок 9 управления, основанный на нал с триггера 5 после каждого цикла микропрограммном автомате, произвовычисления коэффициентов изменяет со дит переиючение каналов датчиков,комстояние триггера знака, что приводит к мутатором 1, запускает анапого-цифроуменьшению коэффициента шагапо гар- вой преобразователь 2 через заданные моническому закону. промежутки времени, а также осущестРегистр 6 серий состоит из счет- вляет последовательность работы отдель- чика с триггером знака и служит для вы ных блоков устройства. деления и хранения длины серии, которая Устройство работает следующим представляет собой количество наблюдае- образом.мых подряд одинаковых знаков ошибокпрогноза 0 . Если ошибка р на- , . По сигналам бпока управления коммуикаждом шаге вычисления меняет свой 5 татором 1 производится последовательное знак, что фиксируется триггером знака, подключение сигналов датчиков по входу то счетчик устанавливается в единичное преобразователя 2 аналог-код. Послед- состояние. Если триггер знака фиксирует ний производит преобразование значения все. время наличие одной серии, то счет- непрерывного сигнала в цифровую форму чик считает до 5 а затем блоки- ется и подает его в блок 3 памяти. ПослеР РУ 30по входу до тех пор, пока триггер знапреобразования всех сигналов произвока не зафиксирует начало серии другого дится вычисление ошибки прогноза по знака. Счетчик устанавливается в началь- ыРажениювыражениюное положение при изменении .состоянияНа первом цикле вычислении в качестве значений коэффициентов О, 1=О,1,."и35 Ффй используются априорные сведения.Реверсивный счетчик 7 предназначен Полученный знак ошибки прогноза Э 4 для определения адреса текущего значе- засылается в триггер знака регистра 6 ния коэффициента шага н Р запоми- серии, а счетчик последнего устанавлинания его до следующего цикла вычисле- вается в единичное состояние. Реверсив 40ний и выдачи адреса в блок 8. Порядко- ный счетчик 7 также устанавливается в вый номер состояния счетчика 7 опреде- единичное состояние, при этом с блока ляет адрес текущего шага в блок 8. Ра снимается значение шага=1. НаУбота счетчика 7 определяется регистром первом цикле призводится сравнение зна серии. При длине серии, равной еди 45чения ошибки ) с величиной желаемой4 нице счетчик 7 увеличивает свое состоя- ошибки А, заданной априорно. Если не ние также на единицу. Коэффициент ша- равенство 10 ( А не выполняется, га, считываемый с блока 8 уменьшается то устанавливается в единичное состояние при этом по гармоническому закону. триггер 5, сигналы с которого поступают Если длина серии равна двум, то счет- в блок управления для совершения настро 50чик 7 остается в прежнем состоянии. ечных циклов. Настроечные циклы заклюПри длине серии равной трем состояние чаются в вычислении коэффициентов моде- счетчика 7 уменьшается на единицу, ли по выражениям (1) - (3) с данными когда длина серии остается равной четы- первого измерения входов и выхода. рем, состояние его уменьшается в два Коэффициент шага м при этом изме 55 о 1 раза (сдвиг в сторону младших разрядов). няется по гармоническому закону, Если длинасерии равна пятИР то млад- После каждого цикла вьиислений коэфший разряд счетчика 7 устанавливается фициентов проверяется неравенствоП)А . в единицу, а остальные в нуль, При Если оно выполняется, то триггер 5746843 8применять его при автоматическом управе- лении обьектами. Вычислительное устройство для определения параметров нестационарных стахастических обьектов, содержащее коммутатор, вход которого является входомустройства, а выход соединен с информационным входом аналогО-цифрового преобразователя, выход которого подключен ипервому входу блока памяти, выход которого соединен с первым входом арифметического блока, первый выход которогоподключен ко второму входу блока паымти, управляющие входы коммутатора,аналого-цифрового преобразователя, блока памяти и арифметического блока соединены с выходом блока управления,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности прогноза приидентификации нестационарных обьектов,в устройство введены триггер начальнойнастройки, регистр серий, реверсивныйсчетчик и блок постоянной памяти, выход которого соединен со вторым входомарифметического блока, а вход подключен к выходу реверсивного счетчика,вход которого соединен с выходом регистра серий, первый и второй входы которого подключены соответственно ко второму выходу арифметического блока и квыходу триггера начальной настройки,вход которого подключен к третьемувыходу арифметического блока, управляющие входы регистра серии, реверсивногосчетчика, блока постоянной памяти итриггера начальной настройки подключенык выходу блока управления, вход которого соединен с вьасодом триггера начапьной настройки. "Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Цыпкин Я. 3. Адаптация и обучение в автоматических системах, М.,Науками, 1969, с. 206-220.2, Авторское свидетельство СССРЪ 249773, кл. 6 06 Р 15/00,1969. Знак ошибки Э поступает в регистр 6 серии, где определяется дпина текущей серии, В зависимости от ее длины26 счетчик 7 из блока 8 выбирает определенное значение шагаи подает его в арифметический блок 4. Если регистр 6 серии фиксирует чередование серий длины единица, то из блока 8и У25 считывается последовательностьОИ ф изменяющаяся По гармоническому закону. При появлении серии длины "два шаг не изменяется. Серия длиной 4 Г РМ - 4 ЭО три увеличивает значение шага дм е который берется равным предыдущему члену гармонической последовательности, Если наблюдается серия длиной "четыре", то шаг г, увеличивается в два раза.Серия длины "пять" вызывает максимальное значение шага ,=1. После выбора шагапроизводится вычисление нулевого коэффициента модели по выражению 2) и коэффициентов соответ 40 ствующих отдельным входом по выражению (31. Коэффициент В в формуле (3) вычисляется по априорным средним значениям входных переменных и для конкретного объекта является константой.45Использование новых элементов - триггера начальной настройки, регистра серий,реверсивного счетчика, блока постоянной памяти дает возможность сократить время ввода устройства в работу и уменьшить ошибку прогноза при идентификации50 нестационарных обьектов, что позволит 7густанавливается в нулевое состояние,снимается блокировка с блока 9 управлния, а регистр 6 серий и реверсивныйсчетчик 7 устанавливаютсяв единичноесостояние, при котором с выходаблока8 считывается =1. После оконформула изобретениячания начальных настроечных цикловоценки коэффициентов приближаются кистинным значениям коэффициентов, иошибка прогноза при этом уже не зависит 1 Оот априорных значений коэффициентов.На следующих рабочих циклах производится опрос датчиков и занесение их значений в блок 3 памяти. Производится вы.числение ошибки прогноза Х) по выраже нию 11,та ПодднсноеССР аз 4104/18 Тираж 781ЦНИИ ПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыли 113035, Москва, Ж 38, Раушс филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул Проектная, 4 Составитель В. ЖовинскийРедактор Л. Алексеенко Техред Ж, Кастелевич Корректо

Смотреть

Заявка

2608780, 26.04.1978

КИЕВСКИЙ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ ИМ. ХХУ СЪЕЗДА КПСС

ТИМОФЕЕВ БОРИС БОРИСОВИЧ, ПРЯДКИН ЛЕОНИД ЛЕОНИДОВИЧ, БОНДАРЬ ЮРИЙ ДМИТРИЕВИЧ, НИКИТЕНКО ВСЕВОЛОД МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 17/18

Метки: вычислительное, нестационарных, объектов, параметров, стохастических

Опубликовано: 05.07.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-746543-vychislitelnoe-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-parametrov-nestacionarnykh-stokhasticheskikh-obektov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Вычислительное устройство для определения параметров нестационарных стохастических объектов</a>

Похожие патенты