Устройство для выбора оптимальных решений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик иц 926671(22) Заявлено 220580 (21) 2928609/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 07,05.82, Бюллетень М 17 51 М. Кп.з 6 06 С 7/122 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07. 05. 82(72) Авторы изобретения В.И. финаев и А.Г.Гельфгат Таганрогский радяотехнический институт т им.В,Д.Калмыкова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙИзобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при разработке автоматизированных систем управления технологическими процессами и большими системами, а также при решении задач моделирования сложных стохастических систем.11 о основному авт. св. Р 549815 известно устройство для выбора оптимальных решений, содержащее блоки датчиков оцениваемых ситуаций,обобщения первого уровня, датчиков важности параметров, установки весовых коэффициентов, обобщения второго уровня, памяти, оценки последствий принятого решения, запрета, схему сравнения вариантов решений и исполнительный блок причем выходы блока датчиков соединены с первыми входами соответствующих блоков обобщения первого уровня, вторые выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих блоков установки коэффициентов, первые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков важности параметров, а выходы - с входами блока обобщения второго уровня, первый выход которого соединен через блок памяти с первым входом схемы сравнения вариантов решений, второй вход которой соединен с вторым выходом блока обобщения второго уровня, первый выход - с первым входом блока оценки последствий принятого решения, вторые входы которого соединены с вторыми выходами соответствующих блоков обобщения первого уровня, а выход - с первым входом блока запрета, второй вход которого соединен с вторым выходом схемы сравнения вариантов решений, а выход соединен с входом исполнительного блока 1).1 с недостаток устройства заключаетсяв том, что при оценке эффективности функционирования для выбора оптимального решения в известном устройстве принимаются весовые коэффициенты частных критериев 1-го уровня постоянными. Однако при управлении сложными технологическими процессами, а также большими системами, как, например, тепловыми потоками при произ водстве стекла в ванной регеративнойпечи или группой сварочных устано" вок для автоматической дуговой свар" ки, возникает необходимость изменения весовых коэффициентов в функционале 30 обобщения второго уровня программ 92 бб 71но, либо в Функции выходных координат системы и внешних воздействий выполнения технологической программы. Недостаток известного устройст" ва состоит также в отсутствии учета изменения важности параметров для многорежимных стохастических и динамических объектов, отсутствии учета возможного изменения критерия оценки, отрицательным следствием которого является неоптимальность найден О ного решения (управления).Цель изобретения - повышение качества выбора оптимальных решений за счет оперативного изменения критериев оценки, г 5Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок кодирования весовых коэффициентов и блок пороговых элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами 2 О блока кодирования весовых коэффициентов, каждая группа выходов которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы блока пороговых элементов соединены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на Фиг, 2 - функциональная реализация блока пороговых элементов, блока кодирования весовых коэффициентов и блоков датчиков важности параметров; на Фиг. 3 - пример изменения весовых коэффициентов во времени (вследствие изменения во времени исходной ситуации.Устройство включает блок 1 датчиков оцениваемой ситуации, на выходах которого количественно отражаются качества параметров системы, блоки 2, 4 О обобщения первого уровня, блок 3 пороговых элементов, содержащий пороговые элементы, регистрирующие нахождение параметров по количественным оценкам в определенных пределах, и переключающийся при выходе качеств параметров за установленные границы, блок 4 кодированиявесовых коэффициентов, функциональное назначение которого состоит в выдаче кодов весовых коэффициентов частных критериев по состояниям блока 3 пороговых устройств, датчики 5 важности параметров, блок б установки весовых коэффициентов, блок 7 обобщения второго уровня, блок 8 памяти, схему 9 сравнения вариантов решений, блок 10 оценки последствий принятого решения, блок 11 запрета,исполнительный блок 12.Функцирнальная реализация блока 3 бО пороговых устройств содержит входы 13 -13 п блоков пороговых устройств, аналого-цифровые, преобразователи 14 - 14 п, дешифраторы 15 - 15 сигналы на каждом из выходов которых сост ветствуют некоторым множествам (непересекающимся) кодов аналого-цифровых преобразователей 14 - 14 л, причемкаждое из данных множестВ определяетзаданный диапазон изменения параметров объекта. Выходы дешифраторов15 - 15 п являются выходами блока 3пороговых устройств. Функциональнаясхема блока 4 кодирования весовыхкоэффициентов содержит входы 161 -16 блока 4, элементы И 17 - 17,регистры 18 - 181, предназначенныедля хранения дискретных величин весовых коэффициентов (соответствуюших значению кода заданной ситуациина выходах блока 3 пороговых устройств, элементы ИЛИ 19 - 19 Гвыходы которых соответственно являютсявыходами блока 4 кодирования весовыхкоэффициентов. Функциональная схемаблока 5 датчиков важности параметровсодержит входы 20 - 201 блока 5,цифро-аналоговые преобразователи21 - 21 д, выходы 22- 22 блока 5датчиков важности параметров,На фиг. 3 показано изменение весовых коэффициентов 1, , пв зависимости от диапазона изменения количественных оценок параметров объекта ххд, причем х определяетло.1-ую границу изменения важности х -параметра объекта,Устройство работает следующимобразом.Исходная ситуация в виде сигналов х,х, характеризующих изменения параметров оценки, от блока1 датчиков оцениваемой ситуации поступают на первые входы блока 2 обобщения первого уровня и входы 13 -13 я соответственно блока 3 пороговых элементов.В зависимости от уровней сигналовдатчиков блока 1 аналого-цифровыепреобразователи 15, -15 вырабатываюткодовые значения, определяемые множествами Я, -Я,причем каждому элементу ЗРЯсоответствует однозначноквант изменения параметра х, Весовыекоэффициенты критерия Г оценке ситуаций хранятся в регистрах 18 - 18 Вв виде кодовых величин, причем величина 1 для каждого параметра оценкиобъекта х определяется числом границ изменения его важности (х р ,Так, например, у параметра оценки х, (фиг. 3) имеется восемь границ изменения его важности. Дешифраторы 15 - 15 устанавливают соответствие измененного параметра оценки х в пределах интервалов важности сигналам на соответственных выходах. Причем, если параметр х например, х находится в границах от х до х то в этом случае сигнал будет только на втором выходе дешифратора 15, т.е. соответствие однозначное. Сиг,Ацчерез элементы ИЛИ 19 -191подаются на входы 20 г -20 Ссоответствующих цифра-аналоговых преобразователей 21 - 21 и блока 5 датчиковважности параметров, Аналоговые значения весовых коэффициентов-и с выходов 22 - 22 блока 5 поступают на первые входы блоков 6 установки весовых коэффициентов, на 1вторые входы которых поступают сигналы от блоков 2 обобщения первогоуровня, которые вырабатывают оценкимикроситуаций (обобщенных ситуаций) 5в соответствии с уровнями сигналовдатчиков блока 1. Таким образом выработаны сигналы, важности оценокмикроситуаций с помощью блоков 2,5, 6. ,20На входы блока 7 обобщения второго уровня поступают оценки микроситуаций со своими весовыми коэффициентами. Блок 7 по заданному критерию Г , предположим вида 25р :м 3 гиЪ 4число параметров оценки,численная оценка макроситуации, 30оценивают вариант решения, соответствующий данному набору оценок мак- фроситуаций. Величина оценки варианта решения запоминается в блоке 8,памяти, а затем сравнивается с другими оценками на схеме 9 сравнения,на выходе которой вырабатываетсясигнал, соответствующий оценке лучшего варианта решения, соответствующего заданной исходной ситуации (заданному диапазону изменения параметров объекта).Блоки 10 и 11 предназначены дляопределения оценки последствий решения,имеющегося на выходе схемы 9сравнения, путем экстраполяции найденного решения на заданный временной интерВал. Данная часть устройства работает следующим образом. где п 3Со схемы 9 сравнения на блок 10. 50 оценивающий последствия принятого решения, поступает сигнал по первому входу, соответствующий оценке лучшего варианта решения в пределах. заданной исходной ситуации. В блоке 10 на основе сигналов, поступающих от блоков 2 обобщения первого уров 1ня, и найденного варианта решения исходная ситуация экстраполируется на заданный временной интервал и оценивается ситуация, полученная после.экстраполяции, причем если ситуация оценивается выше исходной, то с блока 10 на первый вход блока 11 запрета поступает разрешающий сИгнал и со схемы сравнения на исполни тельный бЛок 12 поступает сигнал, определяющий управление по лучшемуварианту решений в пределах заданнойисходной ситуации и с учетом оценкипринятого решенияВ противном случаена первый вход блока 11 запрета сблока 10 поступает запрещающий сигнал и продолжается поиск лучшеговарианта решения с учетом последствийпринятого решения.Предлагаемое устройство может ис"пользоваться при управлении объектами с ограниченными ресурсами управления, которые в процессе функционирования детермированно либо стохастически меняют режим работы, что ведет к необходимости изменения законаи структуры оптимального управленияв соответствии с новыми значениями весовых коэффициентов ) . Так,например, параметрами обобщения первого уровня могут являться квадратичный критерий (Т - время переходного процесса)Т и3=7 х, Ж,Ркритерий минимума расхода энергетических ресурсов на управление3= 1 ПдР.и критерий быстродействият3= 5 д.оТогда предлагаемое устройстводля, каждой области фазового пространства, где находится в данный момент изображающая точка системы(х 1 х" , х ), формирует соответствующее оптимальное управлениепутем изменения весовых коэффициентов при переходе в соседнюю областьфазового пространства.При многопроходной многослойнойавтоматической дуговой сварке кольцевых швов толстостенных иэделий требуется поиск оптимального режимасварки в зависимости от номера слоя,количественных характеристик дефектов разделки и т.д. Предлагаемоеустройство позволяет решить задачувыбора оптимального режима сварки(напряжение, скорость прохода) путемизменения весовых коэффициентов обобщенного критерия при изменении но-,мера слоя, ширины разделки и т.д.ЭфФективность устройства выбораоптимальных решений определяетсярасширением его функциональных.воз"можностей по сравнению с известнымиустройствами и выражается черезследующие факторы: решена задача изменения приоритета частных критериевоценки в зависимости от заданной исходной ситуации; решена функциональная возможность применения устройствавыбора оптимальных решений для оценки состояний и управления технологическими объектами при изменении внеш 92 бб 71них воздействий и требований к качеству управления.Формула изобретенияУстройство для выбора оптимальных решений по авт. св. Р 549815, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выбора оптимальных решений за счет оператив-. ного изменения критериев оценки, в него введены блок кодирования весовых коэффициентов и блок пороговых элементов, выходы которого соединены с соответствующими входами блока кодирования весовых коэффициентов, каждая группа выходов которого подключена к входам соответствующего датчика важности параметра, входы 5 блока пороговых элементов соединены с соответствующими выходами блока датчиков оцениваемой ситуации.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 549815,кл. С Об 6 7/122, 1975926671Составитель А.Яицковдактор А.Мотыль Техред А. Бабинец КорректорА,Гриценк Заказ 298 илиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул, Проектная Ь д 42 Тираж 732 ИИПИ Государственно по делам изобретен 35, Москва, Ж, Р го комите ий и откр аушская нж Подписноеа СССРтийб., д. 4/5