Устройство для определения длительности цикла управления

Устройство для определения длительности цикла управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам контроля и управления сложными системами и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами. Целью изобретения является повышение точности определения длительности цикла управления системой. Устройство содержит датчик 1 времени, инвертор 2, ключ 3, элемент 4 задержки, блоки 5 и 6 умножения, блоки 7 и 8 деления, блоки 9 и 10 нелинейности, сумматоры 11 и 12, элемент 13 сравнения. Устройство позволяет определить требуемое значение длительности процесса управления, что позволяет повысить вероятность успешного выполнения системой целевых задач и эконосичнее использовать имеющийся ограниченный запас ресурса. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 с 07 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

i(21) 4251460/24-24 (22) 26 ° 05 ° 87 (46) 07.08.89. Вюл. В 29 (72) В.П, Сугак (53) 621. 178(088. 8) (56) Авторское. свидетельство СССР

У 1126981, кл. G 07 С 3/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1310863, кл. G 07 С 3/10у 1986.

i(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

,ЦЛИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА УПРАВЛЕНИЯ .(57) Изобретение относится к устройствам контроля и управления сложньг ми системами и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологичес-

„„SU„„1499 2 . А1 кими процессами. Целью изобретения является повышение точности определения длительности цикла .управления системой. Устройство содержит датчик

1 времени, инвертор 2, ключ 3, элемент 4 задержки, блоки 5 и 6 умножения, блоки 7 и 8 деления, блоки 9 и 10 нелинейности, сумматоры 11 и 12, элемент 13 сравнения. Устройство позволяет определить требуемое значение длительности процесса управления, что позволяет повысить вероятность успешного выполнения системой целевых задач и экономичнее использовать имеющийся ограниченный запас ресурса. 1 ил.

3 1499382

Изобретение относится к устройствам контроля и управления ходом производственного процесса и может быть использовано в автоматизирован5 ных системах контроля и управления различными технологическими процессами, а также в научных исследованиях и технике, где трубуется нахождение оптимального значения длитель- 10 ности (оперативности) цикла управления.

Цель изобретения — повышение точности определения длительности цикла управления системой, процесс функцио- 15 нирования которой происходит в условиях возмущающих воздействий, на нейтрализацию которых тратится определенная часть ограниченных ресурсов системы. 2О

При обеспечении условия устойчивости процесса функционирования автоматизированных систем управления, т,е. устойчивости автоматизированного управления, возникает задача существенного сокращения времени поиска оптимального решения задач управления. Особое значение этот вопрос приобретает в экстремальных условиях функционирования АСУ. При этом 30 сокращение времени на процесс выбора оптимального решения жизненно необходимо, так как задержка с решением может привести к потере смысла выполнять целевые задачи. Такое сокращение времени приводит к увеличению вероятности того, что система управления успеет выдать управляющее воздействие до того, как нарушится условие устойчивости процесса ее фун- 40 кционирования.

Таким образом, возникает необходимость обоснования длительности решения задач управления (оперативности), при котором получается наиболее 45 оперативное и рациональное решение задачи управления.

Существо задачи заключается в выборе такого времени GG= (.t 0, t ) ц ла у равлен, при котором будет 50 л достигать максимума вероятность P(o ) л+ выполнения целевой задачи, т,е. с — arg max (<,).

CGG

Пусть вероятность получения точ-. ного решения описывается зависимостью Р, = 1 — е !, где 9 — среднее время решения, Полагаем, что целевые задачи будут выполнеиы при со4 блюдении о ь, т,е. задача управления должна быть решена не позднее о, Учитывая случайный характер среды, последнее условие является вероятностным и имеет вид Р = Р (с ) =

3 т

= е, где — средний момент времени, к которому должна быть выполнена целевая задача. В силу указанного вероятность Р(ь ) выполнения целевой задачи имеет вид

P(0) = (1 е )е

Предлагаемое устройство определяет оптимальное значение длительности цикла управления системой, процесс функционирования которой происходит в условиях возмущающих воздействий.

При этом используется критерий максимума вероятности устойчивого управления системой, т,е, с = arg max Р(). "е g

Аналитическое выражение для вероятности P(c ) можно представить различным образом, т.е. л л!

Р() = (1 — е ) ° е (1)

Р() = е""- е" е (2)

-!

P(C) = е — е 8, (3)

Устройство осуществляет поиск опты ального значения времени дпитель ности цикла управления непосредственно из модели (3), так как на практике часто требуется, чтобы вероятность устой4ивого управления была максимальной с учетом как.качества управляющих воздействий, так и состояния управляемого объекта в течение определенного времени. Эта идея р реализуется в устройстве, На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 времени, инвертор 2, ключ 3, элемент 4 задержки, блоки 5 и б умножения, блоки 7 и 8 деления, блоки 9 и 1Î нелинейности, сумматоры 11 и 12, элемент 13 сравнения.

Устройство работает следующим образом. . Датчик 1 времени с шагом Ь2 задает s порядке нарастания последовательность возможных значений времени длительности цикла управления, t 499382

30

3S а

45

55, с,= с, .,+, где i = 1, 2, .... Знал чения ° подаются на вход инвертора

2 и на информационный вход ключа 3.

С выхода инвертора 2 значение величины -ь, поступает на второй вход блока 7 деления и на второй вход блока 5 умножения, На первый вход блока 7 деления поступает значение константы Q которое также подается на первый вход второго блока 6 умножения и на первый вход второго сумматора 12. На вторые входы блока 6 умножения и сумматора 12 подается значение константы 0 . Полученное на 15 выходе сумматора 12 значение величины (11 + g делится во втором блоке 8 деления на величину у,9, поступающую с выхода блока 6 умножения. С выхода блока 8 деления значение величи- 20 (p+ 9 ны . — — поступает на первый вход

v.0 блока 5 умножения, где оно умножается на величину -ь;, поступающую с выхода инвертора 2.

В блоке 7 деления вычисляется л, Ь( величина — — которая поступает на (t вход первого нелинейного преобразователя 9, в котором вычисляется для каждого очередного значения с; функI \ ционал е "lY

С выхода блока 5 умножения вели(p+ В чина Е 3 поступает на вход

q,g второго нелинейного преобразовате1 ля 10, в котором для каждого очередного значения вычисляется функция

<+8 л е V . Полученные величины с выходов первого 9 и второго 10 нелинейных преобразователей подаются соответственно на второй и четвертый входы первого сумматора 11, в котором вычисляется искомое значение вероятности Р(о, ) успешного выполнения целевой задачи за время (9, c;). Полученная величина вероятности Р() поступает через элемент 4 задержки на первый вход элемента 13 сравнения и непосредственно на второй вход элемента 13 сравнения. В элементе 13 сравнения сравниваются между со5ой две величины P(C;,) и Р(; ), одна из которых соответствует текущему л, значению времени о;, а другая — предшествующему о ;, . Если в результате такого сравнения окажется, что

Р(с;,) (Р(С, ), то с второго выхода элемента 13 сравнения выдается управляющий сигнал датчика 1 времени, разрешающий выдачу очередного значел л ния времени ;,, = с, + Ь с . В противном случае, т.е. при Р(с,,) Ь Р(, ), такой сигнал выдается с первого вы» хода элемента 13 сравнения на управляющий второй вход ключа 3, и значение величины g, = + соответствующее требуемой длительности (оперативности) цикла управления, с выхода датчика 1 времени через ключ 3 поступает на выход устройства. На этом работа устройства заканчивается.

Положительный эффект, который дает предлагаемое устройство заключается в том, что оно определяет требуемое значенйе длительности процесса управления, что позволяет максимизи— ровать вероятность успешного выполнения целевых задач системой и более экономичнее использовать имеющийся ограниченный запас ресурса.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения можно оценить величиной выигрыша в выполнении целевых задач системой за счет обеспечения максимума вероятности их выполнения, т ° е. W = C(P() — Р()j, где P(c ") — вероятность успешного выполнения целевых задач системой при оптимальном значении времени О и, 4. л цикла управления; Р(c ) - вероятность ус.пешного выполнения целевых задач системой без оптимизации длил тельности ь цикла управления; С— полезный эффект, приносиььпс системой за счет выполнения целевых задач.

Формула изобретения

Устройство для определения длительности цикла управления, содержащее датчик времени, выход которого соединен с информационным входом ключа и с входом инвертора, выход которого подключен к входу первого блока деления, выход которого соединен с входом первого блока нелинейности, второй вход первого блока деления является первым входом устройства, второй блок нелинейности, элемент задержки, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход эле1499382

Составитель В, Скворцов

Техред Л.Сердюкова

Редактор Н. Тупица

Корректор Н. Король

Заказ 4697/49 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101 мента задержки и второй вход элемента сравнения объединены, первый и второй блоки умножения, первый и второй сумматоры, второй выход элемента сравнения соединен с входом датчика времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения длительности цикла управления, в него введен второй блок деления, выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого через второй блок нелинейности подключен к первому входу первого сумматора, shrxop, 15 которого соединен с входом элемента задержки, выход инвертора подключен к второму входу первого блока умножения, первые входы второго блока умножения и второго сумматора объединены между собой и первым входом первого блока деления, выход первого блока нелинейности подключен к второму входу первого сумматора, вторые входы вторых блока умножения и сумматора,объединены и являются вторым входом устройства, выходы второго блока умножения и второго сумматора подключены соответственно к первому и второму входам второго блока деления, выход ключа является выхбдом устройства, вторые входы второго сумматора и второго блока умножения объединены и являются вторым входом устройства.