Устройство для экстраполяции линейных процессов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинкСоцнавнстнческнкРеспубяни(51)М, Кл,С 06 6 7/30 Гееударотакниый комитет С.ССР до делам изобретений и открытиЯ(72) Авторы изобретения О.В.Абрамов, 10.И.Камалов и А.Н.Розенбаум: л Институт автоматики и процессов управления с вычислительным центром Дальневосточного научного центра АН СССР(4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ЛИНЕЙНЫХПРОЦЕССОВ Йзобретение относится к вычисли=тельной технике и может быть использовано в системах автоматическогоконтроля и управления для прогнозирования линейных и линеаризованныхпроцессов изменения контролируемых.параметров технических объектов,Известно устройство, которое вырабатывает вероятностную оценку будущих значений случайного процесса 11,1 оНедостаток данного устройстванеобходимость знания статическиххарактеристик процесса. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство линейной экстраполяции, осуществляющее предсказание изменений контролируемого параметра путем линейного сглаживания 2.Однако при наличии ощибок изме" рений с неизвестными заранее статическими характеристиками предска" ванная тенденция развития процесса может значительно отличаться от действительной.Цель изобретения - обеспечение гарантированной достоверности предсказания.Указанная цель достигается тем, что устройство для экстраполяции линейных процессов, содержащее блок задания контролируемых значений и арифметический блок, первые выходы которых соединены с соответствующими входами блока индикации, дополнительно содержит две группы по и формирователей линейных функций, блок выделения минимальной величины, блок выделения максимальной величины, датчик скорости линейного процесса и блок сравнения, при этом второй выход блока задания контролируемых значений соединен с входами установки начальных значений формирователей линейных функций первой группы, третий выход - с входами установки начальных значений и фор25 3 924724мирователей линейных функций второй группы, четвертый выход " с входами задания моментов контроляформирователей линейных функций обеих групп, масштабирующие входы которых подключены к первому выходу.,датчикаскорости линейного процесса, выходы формирователей первойгруппы соединены с соответствующими входами блока выделения миниомальной величины, а выходы форми"рователей второй группы - с соответствующими входами блока выделения максимальной величины, выходыблоков выделения минимальной имаксимальной величин соединен ссоответствующими входами блока сравнения, первый .выход которого соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса, а второйвыход - с первым входом арифметического блока и с управляющим входомдатчика скорости линейного процесса, второй выход которого соединенс вторым входом арифметическогоблока, третий вход которого соединен с пятым выходом блока заданияконтролируемых значений, второйвыход арифметического блока соединен с запускающим входом датчикаскорости линейного процесса.На цертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.Устройство для экстраполяциилинейных процессов, содержит блокзадания контролируемых значений,формирователи" 2 линейных функций,блок 3 выделения минимальной величины, блок 4 выделения максимальной величины, датчик 5 скоростилинейного процесса, блок 6 сравне 4 ония, арифметический блок 7, блок8 индикации.Устройство работает следующимобразом.С учетом предельных ошибок контроля строятся два наихудших продолжения контролируемого процесса,которые за пределами участка наблюдений выделяют конус экстраполяции. В данном конусе будет гарантированно находиться в будущем действительная реализация контролируемого процесса. Построение конусаэкстраполяции соответствует нахождению гарантированных пределов изменения контролируемого параметра вбудущем и определяется следующимобразом. 4По данным наблюдений экстраполируемого процесса х(с) в и точках интервала наблюдения с учетом предельных ошибок контроля формируется система неравенствУ(1)-д 4 оф хс( У(1;) 1 д;,1=1 п, где М(1;) - результаты контроляэкстраполируемогопроцессах(С) =х, +х й;хо,х 1 - неизвестные коэффициенты;(М 1 . - значения предельных ошибок контроля х(й) в точкахп1) - моменты контроля х.олученная система неравенств определяет в пространстве коэффициентов хо, хмногоугольник М возможных значений х, х 1 относительно результатов контроля у(1.; Ц;- 1 и предельных ошибок контроля (д 1)7:1Среди вершин указанного многоугольника имеются две таких, координаты которых соответствуют значениям коэффициентов наихудших продолжений х(й) при сп, образующих конус экстрапо.ляциих оФ хС ( х ( й )х + х 11 1,й ) С , где ХО, х, х , хц - координаты ис 11комых вершин многоугольника М причем1К ПС 4 ХХоХ =Ю 1 ПХ, 1 Хо =%1 П Хо 1МЦх=щах,.МПри рассмотрении вершин М определяются значения х х, хц, х 1 и таким образом, завершается построение конуса экстраполяции для экстраполируемого процесса х(1). Блок 1 предназначен для набора входных данных. Входными данными являются: С;,- моменты контроля, Ь 1 - значения предельных ошибок1=1 йКонтроля, М(1); - результаты контроля 1 экстраполируемого процесса.Структура блока 1 содержит клавиатуру наименований вводимых параметров, клавиатуру задания численных значений параметров и мультиплексор, подключающий каналы ввода-вывода.Первой клавиатурой задается адрес соответствующего регистра, второй " численная величина.Кроме того, в зависимости от решаемой задачи блок 1 позволяет набирать значения времени йя, для которого определяется гарантированный30 Блок 6 сравнения предназначен55для сравнения поступающих на еенЬвходы сигналов х" и хф, При х 4 хона выходе С вознйкает запускающий 5 924724интервал изменений х(й), либо зада":допустимых изменений экстраполируе.мого процесса х(й). Набор входныхданных визуально контролируется вблоке 8 индикации.формирователи 2 предназначаютсядля генерирования функций видахп,= у-ь 1-х 1, хо 1= у(;)ь-х 1, На входы каждого формирователя 2 от блока 1 подаются сигналыС, у(с;)-Ь 1, у(С)+ь, а от датчика5 на вход Р - сигнал х 1. На выходекаждого формирователя возникает сигнал х , Формирователь 2 может бытьвыполнен на трех регистрах (С;,у;,Ь),двух сумматорах (у; + ы );(у; +Ь )х йи блоке умножения (х- й),1 1Блок 3 предназначен для вйбора минимального сигнала из входящих сиг" 20налов хо =у(й; ),ы и выдачи этогосигнала хо,щс=хно на блок б сравнения.Блок 4 выбирает и выдает на блок6 максимальный сигнал хо,1 щщ=х о из25Ьвходящих сигналов хо =у(11)" Ь 1.Датчик 5 предназначен для выдачи сигнала х 1 из интервала от х 1 Н дохс шагом У х . Датчик 5 можетбйть выполнен на базе счетчика,на котором устанавливается исходное значение х 1 ни к выходу которогоподключен преобразователь величинышага Ух, а число импульсов. С прихо 1дом сигнала С с выхода содержимоесчетчика каждый раз увеличиваетсяна величину Ух , вплоть до появления сигнала й на входе датчика 5.При этом с помощью логическихэлементов содержимое счетчика возникает на выходе И. При отсутствиисигнала й счетчик по достижениизначения х возвращается в исходное состояние х При включенииустройства в работу на выходе Рдатчика 5 автоматически появляетсясигнал М =х, этот сигнал от цикла1 нфк циклу изменяется на величинудхпри каждом появлении сигнала назапускающем входе С датчика 5. Приподаче сигнала с выхода 5 блока 6на управляющий вход й датчика 5сигнал хпоявляется на выходе Идатчика 5. 6сигнал. Если х"=хв, с выхода 5 блоа оф1 р ька 6 выдается сигнал хд - - х=хо (или хо)Арифметический блок 7 йредназначен для вычисления моментов времени достижения экстраполируемым процессом фиксированных границ А и В:1А-ха1- при х 1) 0В-хов при х(Ох,А-хо-- при хц)0В-хлЙН= ф при х (01ха также для вычислений гарантированных пределов изменения экстраполируемого процесса в заданный моментвремени р - величины 2 В, 2 н 12 =хх 11 йр, 2 Н=хФх 1 р,2 Н(х(1 р)2 ЬВ арифметическом блоке 7 предусмотрено соответствующее переключениережима вычислений.Блок индикации 8 предназначендля индикации входных данных, а также для индикации результатов вычислений в блоке 7.Цикл работы устройства нацинается с подачи на входы Р.формирователей 2 от датчика 5 сигнала х 1-.=хя. Припоступлении этого сигнала с выходовформирователей 2 сигналы х =у(й)Ь 1 -х1-1,2, и, постуйают вблок 3 для выделения минимальногоиз них, а си гн алы х, -- у ( 1; ) - ь 1-х 1 й;поступают в блок 4 для выделениямаксимального из них. Выделенные вблоках 3 и 4 сигналы х " и х переО 0дается на блок 6 Н. При неравенстве сигналов х ои хона выходе С бло. 6ка 6 возникает запускающий сигнал.Этот сигнал поступает на вход датчика 5, в результате чего с выхода Рдатчика 5 на входы Р формирователей2 подается новое значение Х, которое больше предыдущего на величинуд 1. С подачи этого сигнала начинает"ся очередной цикл работы устройства.Циклы повторяются и процесс продолжается до тех пор, пока на блок 6не поступят равные входные сигналых =х. В .этом случае на выходе СНО 0блока 6 сигнала не будет а на выь нходе 5 появится сигнал хО=хо=хрили х=х=хНО. Этот сигнал подаетсяо о Она вход й датчика 5 и на вход 5блока 7, При этом с выхода М датчика 5 в ариФметический блок 7 подается сигнал х (или х ,равный по ве Ц92 личине тому сигналу х, при котором наступило состояние хф=х". Еслио о арифметический блок 7 работает в режиме "время", то на его вход от блока 1 поступают сигналы А и В, а если в режиме вычисления ограничений Е, то от блока 1 на вход блока 7 поступает сигнал йр. В зависимости от этого при подаче сигналов х 0 и х происходит вычисление йВ или 2. Сигна-, лы т.ц или 7.В с выхода блока 7 поступают в блок 8 индикации. Одновременно с выхода С блока 7 на вход С датчика 5 поступает запускающий сигнал. Датчик 5 вырабатывает очередное значение хи начинается следующий цикл работы устройства. В результате повторения циклов происходит определение х и х 1 и осуЦ И0ществляется вычисление т,н или Ен. После индикациин или 2 н в блоке 8 работа устройства заканчивается.Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется повышением достоверности предсказания в тех случаях, когда статические характеристики контролируемого процесса априорно неизвестны.Формула изобретенияУстройство для экстраполяции линейных процессов, содержащее блок задания контролируемых значений и арифметический блок, первые выходы которых соединены с соответствующими входами блока индикации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью ,обеспечения гарантированной достоверности предсказания, устройство дополнительно содержит две группы по и формирователей линейных функций, блок выделения минимальной величины, блок выделения максимальной 4724величины, датчик скорости линейногопроцесса и блок сравнения, при этомвторой выход блока задания контролируемых значений соединен с входами 5 установки начальных значений и формирователей линейных функций первойгруппы, третий выход - с входамиустановки начальных значений и формирователей линейных функций второй 10 группы, четвертый выход - с входамизадания моментов контроля формирователей линейных функций обеих групп,масштабирующие входы которых подключены к первому выходу датчика ско рости линейного процесса, выходыформирователей первой группы соединены с соответствующими входамиблока выделения минИмальной величины,а выходы формирователей второй груп пы - с соответствующими входамиблока выделения максимальной величины, выходы блоков выделения минимальной и максимальной величин соединены с соответствующими входами бло.25 блока сравнения, первый выход которого соединен с запускающим входомдатчика скорости линейного процесса, а второй выход - с первым входомарифметического блока и с управляю- ЗО щим входом датчика скорости линейного процесса, второй выход которогосоединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которогосоединен с пятым выходом блока задания контролируемых значений, второйвыход арифметического блока соединенс запускающим входом датчика скорости линейного процесса. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 691882, кл, С 06 С 7/30, 977. 2, Авторское свидетельство СССР И 531167, кл, С 06 С 7/30, 1974.