Устройство для адаптивного управления технологическим процессом

Устройство для адаптивного управления технологическим процессом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к адаптивным системам управления и может использоваться для адаптивного управления сложными многомерными объектами , в частности технологическими процессами в производстве, каждое состояние которых зависит от многих меняющихся во времени и трудноопределяемых факторов. Цель изобретения - повьшение эффективности управления многомерным о.бъектом. Устройство содержит группу из ип управляемых входов объекта управления, соединенную с соответствующими входами блока измерения сигналов управляемых входов, группу из т, вторых выходов блока определения величин управляющих воздействий соединенную с соответствуюЕр ми вторыми входами блока формирования управляющих воздействий , а также последовательно соединенные блок измерения сигналов управляемых входов, блок определения величин управляющих воздействий , блок формирования корректирующих воздействий, блок формирования управляющих воздействий, блок исполнительных механизмов,объект управления и блок измерения показателей качес -за. При наличии у объекта управления группы из п неуправляемых входов устройство содержит дополнительно блок измерения сигналов (неуправляемых факторов) неуправляемых входов, группу из к блоков определения величин приоритетов показателей качеств.а, блок формирования блокирующих сигналов и блок выбора показателя качества. Введение в адаптивную систему управления новых элементов повьшает уровень адаптации за счет автоматического выбора критерия эффективности управления объектом в зависимости от сложившихся условий и соответствующих им управляющих воздействий. 5 з.п.ф-лы, J 5 ил., 1 табл. i (Л ГС 4 to СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (g() g G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY CBNPETEJlbCTBV

ЬК) (И() ТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3682046/24-24 (22) 29.12.83 (46) 07.07.86. Бюл. Р 25 (72) Ю.И. Дубров и А.Н. Вахнин (53) 62-50 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 591821, кл. G 05 В 17/02, 1975.

Заявка Франции Р 2350928, кл. С 05 В 13-02, 1969.

Патент США М 4054780, кл. 364106, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ (57) Изобретение относится к адаптивным системам управления и может использоваться для адаптивного управления сложными многомерными объектами, в частности технологическими процессами в производстве, каждое состояние которых зависит от многих меняющихся во времени и трудноопределяемых факторов. Цель изобретения — повышение эффективности управления многомерным объектом.

Устройство содержит группу из ni управляемых входов объекта управления, соединенную с соответствующими входами блока измерения сигналов управляемых входов, группу из т вторых выходов блока определения величин управляющих воздействий соединенную с соответствующими вторыми входами блока формирования управляющих воздействий, а также последовательно соединенные блок измерения сигналов управляемых входов, блок определения величин управляющих воздействий, блок формирования корректирующих воздействий, блок формирования управляющих воздействий, блок исполнительных механизмов, объект управления и блок измерения показателей качес".-за. При наличии у объекта управления группы из и неуправляемых входов устройство содержит дополнительно блок измерения сигналов (неуправляемых факторов) неуправляемых входов, группу из к блоков определения величин приоритетов показателей качества, блок формирования блокирующих сигналов и блок выбора показателя качества, Введение в адаптивную систему управления новых элементов повышает уровень адаптации за счет автоматического выбора критерия эффективности управления объектом в зависимости от сложившихся условий и соответствующих им управляющих воздействий. 5 з.п.ф- лы, ) 5 ил., 1 табл. определяет н момент 1 конкретную производственную ситуацию, требующую управления — выработки управляющих воздействий = ((.")

Являясь целенаправленным действием,, управление реализуется выработкой таких управляющих воздействий в создавшейся производственной ситуации, которые обеспечивают достижение цели.

Формализация этого естественного тезиса осуществляется путем формализованного заданий конечных целей технологического процесса, а также промежуточных (в каждый фиксированный момент времени 1 ) целей, согла" сованных с конечными целями: выбором н момент t в конкретной производственной ситуации критерия эф" фективности управления, и формальным определением значений управляемых переменных, наилучшим (в смысле выбранного критерия) образом обеспечивающих заданную промежуточную цель .

Конечные цели технологического процесса задаются совокупностью требуемьи частных показателей качества. конечного продукта технологического процесса

)) =(w„„, и „ их дос,тижение должно быть обеспечено к концу технологического цикла.

Промежуточные цели задаются во времени как функции векторов Х(Е)

Y (t) 1,к, w„(t) = (x ((), У(1)), (1)

1 причем для сложившейся н момент производственной ситуации X(t") промежуточные цели задаются как прогнозируемые Hà момент1 +dt значения

П М- П хN„(t +at) =И„(1 ) д)1,, j =1 К получаемые с учетом поправки дИ„, обусловленной временем реакции проу цесса.на управляющие воздействия у=

V(t ) . По самому определению промежуточные цели согласонаны с конечными.

Критерием эффективности управления в конкретной производственной ситуации, описываемой вектором X(1 ), назначается наиболее приоритетный в момент 1 показатель качества из совокупности

4 12ч 291 i 2

Изобретение относится к области распознавания образов, контроля ра ботоспособности и управления сложными объектами, каждое из состояний которых может быть представлено в виде многомерного вектора.

Цель изобретения — повышение эффективности системы управления технологическим процессом за счет придания управлению свойств многокри- .1О териальности, устойчивости, динамичности и адаптивности.

Система управления, функционирование которой базируется на предлагаемом устройстве, имеет выгодно отличающие ее особенности:. управление в ней осуществляется с учетом объективно присущих процессу .выработки управляющих воздействий свойств многокритериальности, дина- щ мичности, адаптивности и устойчивости.

Технологический процесс, являющийся объектом управления, характеризуется K -мерным вектором ь. пока- д5 зателей качества й=(й, . ) к где и = к — частный показа> 1 1 тель качества функционирования объекта управления.

Условия протекания технологического процесса характеризуются ь -мер-О ным вектором к =(Х„,,х„) неуправляемых переменных (параметpон) и -мерным вектором y = (Y„...„y ) управляемых переменных (у правляющих воздействий). Предполагается, что неуправляемые и управляемые переменные могут быть заданы количественно интервалами изменений своих значе 5(1 „)(«)(а у, 1

Э

9jF 1, т Y. . /.

Переменные существенно качественной природы имеют своим количественным выражением двухточечное множество значений (0,1} .

Динамика управления технологи5О ческим процессом моделируется следующим образом.

Врктор неуправляемых переменных

x = х((), изменяясь во времени случайным образом, выражает воздействие

55 экзогенных факторов (среды). Каждая реализация случайного нектора

X(t1=(Х,(t ) Х (t ) 42911 4 руются только на двух уровнях (верхнем Х и нижнем Х,, ), и по числу 2 различных сочетаний их значений стро ится матрица полного факторного эксперимента, имеющая +1 столбЧ 11 цов и строк.

Каждая строка матрицы, представляющая собой определенчое сочетание экстремальных значений неуправляемых переменных, описывает конкретную производственную ситуацию. Группе экспертов предлагается оценить каждую производственную ситуацию в следующем аспекте: каждому эксперту необходимо высказать свое мнение относительно величин приоритетов(1, „ каждого из и ) -= 1,к показателей качества. Величина приоритета показателяИ„ представляет собой относительную.оценку вклада этого показателя в векторный показатель ка1 чества И =1 и

Обработанные по соответствующим методикам мнения экспертов представляются обобщенной групповой экспертной оценкой, представляющей собой распределения значений приорите0, „ pJIH COBOKJTnEiOCTI i 14„, J — 1,к показателей качества, различные для каждой из 2 производственных ситуаций, представленных строками матрицы.

Таким образом, каждой строке матрицы планирования эксперимента (каждой производственной ситуации) соответствует строка значений приоритетов Llд„ показателей качества — l,l<, которая в соответствии

) 1 с терминологией регрессионного анализа называется строкой значений К функций отклика. Коэффициенты регрессии а „, аР„,Г = 1,, = 1, с определяются с использованием значений функций отклика методом наименьших квадратов. уравнения. вида (1) также представляют собой уравнения множественной линейной регрессии и 1.11

)). = С Х,+ a;„y, =1 < (a!

Eo " =o

1 () и являются переменными во времени.

Следовательно, критерий управления индуцируется конкретно. сложившейся производственной ситуацией.

, Управляющие воздействия 7 v(t) в момент t в ситуации Х(() определяются в соответствии с выбранным критерием управления (пусть для определенности таким критерием есть показатель И ), т.е.

V,а), gs.ц (t )>и д ), >gs, так, что выполняется условие: Ò и (И, И (1)) in, 2б где Й (4 )=W (t )=1з(Х() Y(t при ограничениях (соответственно для возрастающих и убывающих показателей качества)

И (t )" W„(t -л1) >o, > «s, .) еэ„;

% 25

I4„(t ) -W„(t -М) î j «S,зе,),,3„LI3 =1 у, Другими словами, управление y (X ) определяется как наилучшее из возможных в смысле выбранного критерия

И : максимально "улучшая" значение показателя качества И ; совокупность управляющих воздействий не "ухудшает" значений остальных показателей качества. Так определяемое управление называется нами эффективньм.

Уравнения вида (2) представляют собой уравнения множественной лийейной регрессии . Х ...+а .Х з=(а (3) 4О

14 04 где Х,,..., Х„ — компоненты вектора

X неуправляемых переменных технологического процесса, 5

0„; — величина приоритета -го показате12 частных показателей. Величины приоритетов U y показателей И„,, =",,y, определяются как функции вектора х= x(t), 0 (t)=Y ). (t) ля качества.

При получении зависимостей (3) используется метод планирования экстремальных экспериментов в сочетании с методами. экспертного оцени.вания.

Отыскание коэффициентов регрессии а „. „а„„,...,, „осуществляется следующим образом.

По числу 1 переменных (факторов)

)(„ r = 1, значения которых варьии могут быть получены как способом применяемым для получения уравнения вида (2), так и другими способами, например при корреляционном и регрессионном анализе предыстории технологического процесса, т.е. пр обработке результатов пассивного эксперимента.

124 >911 ь ьь ьь ь

Регрессионные зависимости (3) и (4) используются в предлагаемой модели функционирования системы управления технологическим процессом при определении величин приоритетов показателей качества (зависимость 3) и значений этих показа-. телей (зависимость 4) дпя каждой производственной ситуации Х = Х (1 - $ Х „(- ),, Х „,(1 I где Х," (-I- } а Х, ф 1

z Мy () и дпя соответствуюших значений управляющих воздействий i > ) ((.).

Таким образом,, из приведенного описания модели системы управления технологическим процессом усматри-ваются оговоренные отличительные особенности управления.

Многокритериальность управления проявляется в том, что цепи объектг, управления и соответствующие им кри— > терни представляются вектором И = й„,..., и„ .

Устойчивость по Отношению к, сп",чайным воздействиям среды проявляется в выработке управляющих воздействий у =у(1, как реакций на имитируемое вектором неуправляемых пе— >

1 ременных (=X (t) воздеиствие среды. при этом устойчивость управления гарантируется полнотой описания

> среды, r..е. размерностью вектораХ

Динамичность управления проявляется в учете временных изменений векторов Н ="" (.), Y,== (t ), /

=v И).

Адаптивность управления проявляется в выборе критерия управления, соответствующего возникающим производственным ситуациям, а также» в определении величин управляющих воздействий., зависящих от прогнози-. руемых значений критерия управления.

На фиг.l приведена блок-схема устройства, на фиг.2 — блок-схема блока определения величины приори-. тетов показателей качества работы, на фиг.3 — блок-схема блока форми-рования блокирующих сигналов во взаимосвязи с элементами блока высо" ра показателя качества, на фиг.A блок-схема блока определения величин управляющих воздействий, на фиг.5 — блок-схема блока формирова: ния корректирую1цих воздействий.

Устройство содержит блок i измерения сигналов управляемых:входов,„ объект 2 управления, блок 3 измерения сигналов неуправляемых входов, Груллу ИЗ ь(бпОКОВ ь ОПрЕдЕЛЕНИя величин 11рисритетов 11оказатепей качестна,, блок 5 формирования блокируюп,>1х сигнапсв, бпо:- ". 6 выбора показа-:.епя качесòI à,. блок 7 измерения показателей качества, блок 8 определения величин управляющих воздействий блок 9 формирования корректир тощих воздействий,, блок 10 фор-!.ирсвания >Iпрявляющих БОздействий ! O1> 1 1 11> по 1111>>и 1.е»пь1>ььх 11Q -а>-;и ->мов ь,1епвь1 = г1>» ппы кз I-, элементов 1 2 IIR мяти на такт, множительные элементы 13, .зацатчики I4» первый сумма15 K -1 первые группы из двух эпе. .ентсв 11-: сравнения, (1 первые

:- ОУППЫ ьнз ПВ >Х 11ОР ГОВЬ1:-:.":,;.11Е>1", Н-тав 17. (-- ь 11ер11ые группь1 из двух

:-,1 ."-.-Iтс>в .1-:.ПРЕТ 18,. втор ю 1О> ппу нз I; эпемен..c>F, 19 сравнения, электров.ный коммутатор 20. элемент ИЛИ

211,, вторую группу из !(элементов

8>Al:.1 ЕТ i .. ге1>ератср 23 случайных чисен, третькь группу из I(элемен-. тов ЗАПРЕТ 2- ь. четвертую группу из элементов ЗАПРЕТ 25, .вторую груп= пу из 1((1>- ьъ, элементов 26 памяти

9 1" - > ую 1 УBTJ 11 ь; () .">е" Ожит еп1-.ных эпемеH" ÎÁ 2 7 . I»тору>» гр"ппу из К (1 - - 1) зацатчиков 28 первую 1 руппу иэ I; сумматоров 29„ аерзый эпемеHr 30 сравнения, пятую гру: гпу из I(.1пеьл ен -в 3 1ььРЕТ 31, трь т;:»Ю Fp >iiIFI;I, ИЗ ь(ÍðÂ"r6NKOB 3 ервый порогоьый элемент 33 первый элемент ЗАПРЕТ 34, второй элемент

ЗАПРЕТ 35» второй элемент 36 сравнения, третий элемент ЗАПРЕТ 37 пер вь1Й эпсмент 38 па11Яти четвер" тый элемент ЗАПРЕТ 39, пять .й элеме1- l 3AJPET -"0 первый -адат= HK таймер А2, шестой элемент ЗАПРЕТ 43». седьмой элемент ЗАПРЕТ 44, =.rîpîé элемент 45 памяти, восьмой элемент ЗАПРЕТ 46,, группу и"- ьь элементов 47 вычитания. шестую группу из ь, элементов ЗАПРЕТ А8., четвертую группу из к задатчиков 49, третий элемент 50 сравнения, девятый элемент ЗАПРЕТ 51; третий элемент 5? памяти,, десятый элемент ЗАПРЕТ 53, второй задатчик 54, элемент 55 за" держки. одиннадцатый элеменr ЗАПРЕТ

56, третин задатчик 57, группу из элементов 58 деления, седьмую руп" пу из К элементов ЗАПРЕТ 59, входы ОО блока 11, выходы 6I блок 1, вхсды 62 блок- 2„ выходы 63 блока 3, 1242911

50 входы 64 блока 5, выходы 65 блока

5, выходы бб объекта 2 управления, вторые входы 67 блока б, выход 68 блока 6, первый выход 69 блока 8,, вторые выходы 70 блока 8, выход 71 блока 9. „ выходов блока 1 измерения сигналов управляемых входов .подключены к первым входам блока определения величин управляющих воздействий. Неуправляемые входы 62 объекта 2 и входы блока 3 измерения сигналов неуправляемых входов объединены. т .выходов 63 блока 3 измерения сигналов неуправляемых нходсн объединены с вторыми входами блока 8 определения величин управляющих воздействий и с входами каждого из к блоков 4 определения величин приоритетов, выходы 64 которых подключе -. -; к входам блока 5 формирования блокирующих сигналов, К выходов 65 последних объединены с пернь ..н нхсдами блока 6 ныбдра показателя качества, с третьими входами блока

8 определения величин управляющих воздействий и с вторыми входами блока 9 формирования корректирующих воздействий. Выходы 66 объекта 2 управления подключены на входы блока 7 измерения показателей качества

K выходов 67 которога подключены на вторые входы блока 6 выбора показателя качества. Выход 68 блока выбора показателя качества объединен с вторым входом блока 5 формирования блокирующего сигнала и третьим входом блока 9 формирований корректирующих воздействий. Первый выход

69 блока 8 определения величин управляющих воздействий подключен на первый вход блока 9 формирования корректирующих воздействий, а вто- рых выходов 70 блока определения величин управляющих воздействий подключены на вторые входы блока 10 формирования управляющего воздействия, а на первый вход блока формирования управляющего воздействия подключен выход 71 блока 9 формирования корректирующих воздействий.

Выходы блока 10 формирования управляющих воздействий подключены на

: вторые входы блока 11 исполнительных механизмов, первыми входами которого являются управляемые входы 60 объекта 2, а выходы объединены с входами блока 1 измерения сигналон управляемых входов и управляемыми входами объекта 2.

Блок 4 определения величин приоритетсн показателей качества содержит перв:-::p. -руппы из и элементов 12 памяти на такт, множительных 13 элементов, задатчикон 14 и первый сумматор I5. На нхад элементов 12 памяти на такт первой группы подключены по одному входу 63 блока определения величин приаритетсн показателей качества, выход каждого элемента 12 памяти на такт первой группы псдкхпочен к первому входу соответствующего множительного элемента 13 первой группы, к второму входу <аждсгс из множительных элементов 13 первой группы подклочен адин соответствующий задатчик 14 первой группы. Выходы множительных элементов 13 первой группы подключень к входам первого сумматора 15, выход каторага является выходам 64 блока 4 определения величин приоритетан показателей качества.

Блок формирования 5 блокирующих сигналон содержит К-1 первых групп из двух элементов 16 сравне:-.ня, к -1 первых групп из двух пороговых элементов 17, к -1 первых гругп из-двух элементов ЗАПРЕТ 18, вторую группу из к элементов 19 сравнения, электронный коммутатор 20, элемент

ИЛИ 21. Первым из первых входов блока 5 формирования блокирующих сигналов являются объединенные первые входы элементов 16 сравнения первой из !(— 1 перньгх групп из двух элементов сравнения, первого элемента ЗАПРЕТ 18 первой группы из -1 первых групп из цнух элементов

ЗАПРЕТ и первого элемента 19 сравнения второй группы из к элементов сравнения, остальными первьми входами блока 5 формирования блокирующих сигналов являются вторые входы элементов 16 сравнения каждой из к-1 первых групп из двух элементов сравнения, объединенные между собой, а также с первым входом второго элемента ЗАПРЕТ 18 соотнетстнующей пернай группы из цнух элементов ЗАПРЕТ и с первым входом саотнетстнующегс элемента 19 сравнения второй группы из к элементов ЗАПРЕТ, выход каждого из элементов 16 сраннения к -1 перных групп из двух элементов сраннения объединен с входом соответствую щего порогового элемента 17 из к — 1 первых групп из двух пороговых элементов. Выход каждого из пороговых элементов 17 из к — 1 первых групп из двух пороговых элементов объединен с вторым входом соответствующего элемента ЗАПРЕТ 18 из к -1 первых групп из двух элементов ЗАПРЕТ„, выход обоих элементов ЗАПРЕТ 18 всех, кроме последней К -1 первых групп из двух элементов ЗАПРЕТ, обьединен с первыми входами элементов 16 сравнения следующей первой группы из 15 двух элементов 16 сравнения и пер-. вым входом первого элемента ЗАПРЕТ следующей группы из двух элементов

ЗАПРЕТ, выходы обоих элементов ЗАПРЕТ 18 последней группы изб -1 2 первых групп из двух элементов ЗАПРЕТ объединены с вторыми входами элементов 19 сравнения второй группы иэ к элементов сравнения. Выходы каждого из элементов 19 сравнения 25 второй группы подключены к соответствующим первым входам электронного коммутатора 20 и входам элемента ИЛИ 21, выход которого объединен с вторым входом электронного 30 коммутатора 20, третий вход электронного коммутатора 20 является вторым входом блока 5 формирования блокирую-щих сигналов, выход электронного коммутатора 20 является вторым входом блока 5 формирования блокирующих сигналов, выходы электронного коммутатора 20 представляют собой группу из К выходов блока 5 формирования блокирующих сигналов.

Блок 6 выбора показателя качест-ва содержит вторую группу из К элементов ЗАПРЕТ 22. Первые входы элементов ЗАПРЕТ 22 являются вторыми входами блока 6 выбора показателя

4Ь качества. Вторые входы элементов

ЗАПРЕТ 22 являются первыми входами

65 блока 6 выбора показателя качест-. ва, Объединенные выходы элементов

ЗАПРЕТ 22 являются выходом 68 блока

SI3 выбора 6 показателя качества„

Блок 8 определения величии управляющих воздействий содержит генератор 23 случайных чисел, третью группу из К элементов .ЗАПРЕТ 24,четgr вертую группу из к элементов ЗАПРЕТ 25, вторую группу из к (» +»т элементов 26 памяти на такт, вторую группу из к (» +i ) множительных элементов 27, вторую группу из < (»,+, 1

=-аде.тчиксв 28., первую группу из к сумматоров 29, первый элемент 30 сравнения, пятую группу из »; элементов ЗАПРЕТ 31, третью группу из к задатчиксв 32, первый пороговый эле" мент 33, первый элемент ЗАПРЕТ 34, второй элемент ЗАПРЕТ 35, второй элемент 36 сравнения, третий элемент ЗАПРЕТ 37, первый элемент 38 памяти, четвертый элемент ЗАПРЕТ 39, пятый элемент ЗАПРЕТ 40, первый задатчик 41, таймер 42.„ шестой элеменг ЗАПРЕТ 43, седьмсй элемент ЗАПРЕТ 44, второй элемент 45 памяти, восьмой элемент ЗАПРЕТ 46,группу из Л элемен"."ов вычитания.

Каждым из третьих входоь 65 блока

8 определения величин управляющих воздействий являются объединенные один из .первых входов генератора 23 случайных чисел и вторые вхсды элементов ЗАПРЕТ 24, 25 и 31 по одному иэ третьей, четвер" îé и пятой групп. В .;рыми входами 63 блока 8 являются объединенные первые входы элементов ЗАПРЕТ 24 третьей группы.

Группа из »и выходов генератора 23 случайных чисел объединена с первыми входами элементов ЗАПРЕТ 25, входами таймера 42, первыми входами шестого элемента ЗАПРЕТ 43 и первыми входами седьмого элемента ЗАПРЕТ

44. По одному выходу элементов ЗАПРЕТ 24 и 25 третьей и четвертой групп подключены на входы элементов

26 памяти на такт второй группы, выход i --го элемента 26 памяти на такт второй группы подключен на первый вход i -го множительного эле" мента 27 второй группы,. на второй вход I -го множительного элемента

27 второй группы подключен -ый задатчик 28 второй группы. Выходы множительных элементов 27 второй группы с -1-ro до J (»+») подключены на входы J --го сумматора 29 первой группы. Выходы сумматоров 29 пер вой группы объединены с первыми входами первого и второго элементов ЗАПРЕТ 34 и 35 и первого элемента 30 сравнения. Второй вход первого элемента 30 сравнения объединен с выходами элементов ЗАПРЕТ 31 пятой группы, на первый вход каждого иэ элементов ЗАПРЕТ 31 пятой группы поцключено по одному задатчику 32 третьей группы. Выход первого эле1 42911

12 мента 30 сравнения подключен на вход первого порогового элемента 33.

Выход первого порогового элемента 33 объединен с вторыми входами генератора 23 случайных чисел, первого элемента ЗАПРЕТ 34, второго элемента ЗАПРЕТ 35, пятого элемента ЗАПРЕТ 40 и шестого элемента ЗАПРЕТ 43.

Выход первого элемента ЗАПРЕТ 34 1О объединен с первыми входами третьего элемента ЗАПРЕТ 37 и второго элемента 36 сравнения. Выход второго элемента 36 сравнения объединен с вторыми входами седьмого элемента ЗАПРЕТ 44 и третьего элемента ЗАПРЕТ

37. Выход третьего элемента ЗАПРЕТ

37 объединен с входом первого элемента 38 памяти и выходом пятого элемента ЗАПРЕТ 40, первый вход пятого элемента ЗАПРЕТ 40 объединен с выходом первого задатчика 41. Выход первого элемента 38 памяти объединен с вторым входом второго элемента 36 сравнения и первым входом чет- 25 вертого элемента ЗАПРЕТ 39. Выход четвертого элемента ЗАПРЕТ 39 объединен с выходом второго элемента ЗАПРЕТ 35 и образует первый выход 69 блока 8 определения величин управляющих воздействий. Второй вход четвертого элемента ЗАПРЕТ 39 объединен с вторыми входами генератора 23 случайных чисел, пятого элемента ЗАПРЕТ 40, восьмого элемента ЗАПРЕТ

46 и входом таймера 42. Выходы седьмого элемента ЗАПРЕТ 44 подключены на входы второго элемента 45 памяти, выходы которого подключены на первые входы восьмого элемента ЗАПРЕТ 46.

Выходы восьмого элемента ЗАПРЕТ 46 объединены с выходами шестого элемента ЗАПРЕТ 43 и вторыми входами элементов 47 вычитания. Первые входы последних являются первыми входами блока 8 определения величин управляющих воздействий, а выходы элементов 47 вычитания представляют собой вторые выходы70 блока8 определения величин управляющих воздействий.

Блок 9 формирования корректирующих воздействий содержит шестую группу из К элементов ЗАПРЕТ 48,четвертую группу из K задатчиков 49, третий элемент 50 сравнения, цевятый 5 элемент ЗАПРЕТ 51, третий элемент 52 памяти, десятый элемент ЗАПРЕТ 53, второй задатчик 54, элемент 55 задержки, одиннадцатыи элемент ЗАПРЕТ

56, третий задатчик 57, группу из к элементов 58 деления, седьмую группу из К элементов ЗАПРЕТ 59.

Вторые входы элементов ЗАПРЕТ 48 шестой группы и элементов ЗАПРЕТ 59 седьмой группы объединены и являются вторыми входами блока 9 формирования корректирующих воздействий. На первые входы элементов ЗАПРЕТ 48 шестой группы подключено по одному задатчику 49 четвертой группы, входы элементов ЗАПРЕТ 48 шестой группы объединены с первыми входами девятого элемента ЗАПРЕТ 51 и третьего элемента 50 сравнения. Выход последнего объединен с вторыми входами десятого элемента ЗАПРЕТ 53 и девятого элемента ЗАПРЕТ 51.Выход девятого элемента ЗАПРЕТ 51 подключен на вход третьего элемента 52 памяти, выход которого подключен на второй вход третьего элемента 50 сравнения. На первьгй вход десятого элемента ЗАПРЕТ 53 подключен второй задатчик 54, выход десятого элемента ЗАПРЕТ 53 подключен на второй вход элемента 55 задержки, первый его вход является первым входом 69 блока 9 фар плрования корректирующего сигнала. Выход элемента 55 задержки объединен с вторыми входами элементов 58 де-. ления и одиннадцатого элемента ЗАПРЕТ 56. На первый вход одиннадцатого элемента ЗАПРЕТ 56 подключен третий задатчик 57, выход одиннадцатого элемента ЗАПРЕТ 58 объединен с выходами элементов 58 деления и являются выходом 71 блока 9. Первые входы элементов 58 деления объединены с выходами соответствующих элементов ЗАПРЕТ 59 седьмой группы, первые входы которых объединены и являются третьим входом 68 блока 9.

Блок 10 представляет собой набор элементов умножения, количественна соответствующих числу управляемых входов технологического процесса.

Блок 11 состоит -из преобразователей аналоговых сигналов в пропорциональную па мощности физическую величину, подаваемую на исполнительные механизмы, воздействующие на управляемые входы технологического процесса.

Устройство работает следующим ооразом.

14

1 24 2911

13 управляемые входы 60 объекта 2 управления, проходящие через исполнительные механизмы 11, измеряются блоком 1 измерения сигналов управляемых входов. Сигналы, соответствующие числовым значениям управляемых переменных с выходов 61 блока 1,. поступают на первые входы блока 8.

Боздействующие на объект 2 управ- 1в ления неуправляемые переменные 62 измеряются блоком 3. С выходов 63 блока 3 сигналы, соответствующие числовым значениям неуправляемых переменных, поступают на вторые вхо- 15 ды блока 8 и на входы блоков 4. На входы 64 блока 5 поступают сигналы, соответствующие предпочтениям к показателям качества. На выходе 65 блока 5 формируется сигнал, открываю- 2G щий в блоке 6 один из элементов ЗАПРЕТ 22 второй группы. Показатели качества с выходов 66 объекта 2 управления измеряются блоком 7 измерения показателей качества. Сигналы, пропорциональные численным значениям показателей качества работы технологического процесса, поступают на вторые входы 67 блока 6 выбора показателя качества, причем сигналы, соответствующие различным показателям качества работы технологического процесса, поступают на соответствующие элементы этого блока.

На выходе 68 блока 6 выбора показа- 35 теля качества появляется сигнал, соответствующий значению показателя качества рабаты имеющего наибольший приоритет. Блоком 8 на первом выходе

69 вырабатывается прогнозируемое 4О значение показателя качества работы, имеющего йаибольший приоритет, а на втором выходе 70 — величины управллющих воздействий для изменения значений управляемых входов 60,воздействующих на объект 2 управления, с целью оптимизации показателя качества работы, имеющего наибольший приоритет. Значение корректирующего воздействия вырабатывается блоком «O

9 формирования корректирующих воздействий при сравнении фактического значения показателя качества, поступающего с выхода 68 блока 6 выбора показателя качества, с прогнозируемьм значением данного показателя, поступающего с первого выхода 69 блока 8. Корректировка управляющих воздействий по результатам сравнения фактического и прогнозируемого значений показателя качества осуществляется в блоке 10. Значения управляющих воздействий из блока

10 поступают на блок 11 исполнительных механизмов, где преобразуются в пропорциональную изменениям управляющих воздействий физическую величину и передаются на соответcTBóI0ùèå исполнительные механизмы, изменяющие величины входных переменных 60 объекта 2 управления.

Блок 4 определения величин приаритетсв показателей качества работает следующим образом.

Злементы 12.памяти на такт, мноллгельные элементы 13 эадатчики 14 и сумматор 15 соединены таким образсм, что реализуют уравнения регрессии вида:

=с - .+а«$ +а« .)(+- +с у, iIj О IJ 1 2,«г (-.; «

4 = ./««

При этом значения неуправляемых ". переменных Х., i = 1, « посту аают на з элементы 12 г.:амяти на такт, где сигналы выходов 63 блока 3 измерения неуправляемых входов преобразуются в дискретные с временным тактом, соо ..ветствующим времени осуществления устройством своих функц-=Й до реализации управляющих воздействий блокам 11 исполнительных механизмов. Значения коэффициентов уравнения Регрессии o„; ;,-, с««,д задаются задатчиками 14.Произведения а;„,)(;, i =- 1 «« получаются йа множительных элементах 13, а значение L „ - на сумматоре 15 Следует отметить,, что сопряжение элементов (фиг.2) блока 4 определения величин приоритетов показателей качества реализует уравнение регрессии, имеющее линейный вид. Для реализации других видов уравнений регрессии соединения данных элементов будут другими. Таким образом, группа блоков 4 определения величин приоритетов показателей качества реализует в устройстве систему уравнений вида где U „ -- приоритет показателя 1„ .

Блок 5 формирования блокирующих сигналов работает следующим образом.

1242911

50 вращается в исходное положение.

Выработка величин управляющих воздействий, а также прогнозируемого значения показателя качества осуществляется в блоке 3 путем вычисления значений показателя качества, 55

На первом входе каждого из элементов 16 и 19 сравнения, поступающий на него сигнал выставляется со знаком "+", а на втором входе — со знаком "-". Каждый. пороговый элемент 17 вырабатывает сигнал на своем выходе тогда и только тогда,когда на его вход поступает сигнал неотрицательного значения. Таким образом, подблок, состоящий из одной первой группы из двух элементов 16 сравнения, одной первой группы из двух пороговых элементов 17 и одной первой группы из двух ЗАПРЕТ 18, выбирает величину сигнала большую из двух сравниваемых, т.е. на объединенном выходе двух элементов ЗАПРЕТ 18 каждой из первых групп из двух элементов ЗАПРЕТ появляется большее из значений сигналов, пос тупающих на первые и вторые входы двух элементов 16 сравнения сооТ ветствующей первой группы из двух элементов сравнения. На входы двух элементов 16 сравнения первой группы из К -1 первых групп поступают с первого и второго из первых входов блока 5 формирования блокирующих сигналов сигналы, соответствующие величинам приоритетов двух соответствующих показателей качества. На первые входы двух элементов ЗАПРЕТ каждой из последующих К -1 первых групп Из двух элементов сравнения поступает сигнал, наибольший из двух сравниваемых на своих элементах 16

C сравнения предыдущей из К -1 первых групп из двух элементов сравнения, а на вторые входы элементов 16 сравнения каждой из последующих K -1 пер- . вых групп из двух элементов сравнения поступает с одного из первых входов блока 5 формирования блокирующих сигналов значение входного сигнала, еще не прошедший сравнение на элементах 16 сравнения предыдущих из К-1 первых групп из двух элементов сравнения. Таким образом, на объединенных выходах элементов ЗАПРЕТ 18.последний из К -1 первых rpynn из двух элементов ЗАПРЕТ появляется сигнал, равный величине наибольшего. приоритета к показателям качества.

Полученный наибольший сигнал поступает на вторые входы элементов 19 сравнения второй группы, на первые входы которых подключены входы 64

16

ЗО

40 блоков 5 формироBàíèÿ блокирующих сигналов.

Таким образом, на элементах 19 сравнения второй группы происходит сравнение значений приоритетов показателей качества работы технологического процесса с их наибольшим значением. При совпадении этих значений на выходе соответствующего элемента 19 сравнения второй группы появляется сигнал, имеющий нулевое значение, который открывает соответствующий элемент ЗАПРЕТ 22 блока 6 выбора показателя качества с тем, чтобы значение показателя качества, имеющега наибольший приоритет, измеренное блоком 7 измерения показателей качества через выход 68 поступило на .блок 9 формирования корректирующих воздействий. Следует -отметить, что элементы 19 сравнения второй группы могут выработать несколько сигналов с нулевым значением вследствие того, что несколько показателей имеют наибольший оди-. наковый приоритет. Для прохождения только одного нулевого сигнала с выходов элементов 19 сравнения второй группы в даннььй дискрет времени, что является необходимым условием работы устройства, выходы элементов 19 сравнения второй группы подключены к входам электронного коммутатора, управление которым осу- ществляется элементом ИЛИ 21 и выходом 68 блока 6 выбора показателя качества. При появлении на выходах элементов 19 сравнения второй группы нулевого сигнала элемент ИЛИ 21 посылает на коммутатор 20 сигнал, по которому тот начинает работу, последовательно "опрашивая" свои первые входы. При нахождении первого входапо которому проходит нулевой сигнал, коммутатор срабатывает, соединяя данный сигнал с соответствующим элементом ЗАПРЕТ 22 блока 6 выбора показателя качества. Сигнал, появляющийся на выходе 68 блока 6 выбора показателя качества, прекращает работу коммутатора 20, который воз1 242911 имеющего наибольший, приоритет при имитируемых значениях управляемых переменных. За величину управляющих воздействий принимаются значения управляющих воздействий, выработанных генератором 23 случайных чисел, при которых значение показателя качества попадает в экстремальную область.

Работа блока 8 осуществляется следующим образом.

При перемене показателя качества, имеющего наибольший приоритет, что выражается в изменении входа в группе третьих входов 65 блока определения величин управляющих воздействий, по которым идет нулевой сигнал, выработанный блоком 5 формирования блокирующих сигналов,, генера- . тор 23 случайных чисел начинает продуцировать случайные значения управляемых входов из области допустимых значений (Y, — У; $ C= 1« .

По сигналу, поступающему по одному из третьих входов 65 блока оп- д ределения величий управляющих воздействий открываются соответствующие элементы ЗАПРЕТ 24 и 25 третьей и четвертой групп, чем открываются входы на соответствующие элементы

26 памяти на такт второй группы для прохождения значений неуправляемых переменных, поступающих по вторым входам 63 блока 8 определения величин управляющих воздействий и значе35 ний управляемых входов, продуцируемых генератором 23 случайных чисел.

Элементы 26 памяти на такт второй группы, множительные элементы 27 второй группы, задатчики 28 второй группы и сумматоры 29 первой группы объединены в блоки, реализующие уран-ч ч нения регрессии ld „$ (y, Õ ), где И. значение,l --го показателя качества, вектор значений управляемых пере45 менных, Х вЂ” вектор значений неуправляемых переменных. Функционирование и взаимосвязи данных элементов аналогичных функционированию и взаимосвязей элементов блоков 4 определе50 ния величин приоритетов показагелей качества устройства с той лишь разницей, что в совокупности элементов

26 памяти на такт вт