Прогнозирующее вычислительное устройство

Прогнозирующее вычислительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Свциалистицеских

Республик

< > 479ПВ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07,73 (21) 1940188/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 16.09.76 (51) М. Кл. С 06f 15/46 йсударственный комитет

Саввтв Министров СССР ве делам изобретений н открытий (53) УДК 681.327.17 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. О. Курт-Умеров, В. А. Свириденко и В. Г. Хиль

Харьковский филиал Опытно-конструкторского бюро автоматики и Украинский заочный политехнический институт (71) Заявители (54) ПРОГНОЗИРУ1ОЩЕЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к счетно-решающим устройствам, и может быть использовано в качестве функционального блока первичной переработки информации с прогнозированием тенденций развития процессов в автоматизированных системах управления непрерывными технологическими процессами аппаратов большой инерционности, например сушильных барабанов, в химической, нефтехимической, металлургической и цементной промышленности.

Известно устройство для профилактической диагностики, содержащее блок обегающего контроля, выход которого соединен с одним из входов функционального блока вычисления вероятностных параметров, сумматор, блок управления и последовательно соединенные блок вычисления интеграла вероятностей и регистратор, коммутатор, блоки оперативной и внешней памяти.

Известное устройство предполагает неограниченное возрастание предыстории, что являясь оправданным при прогнозировании тенденций развития стационарных процессов в решении задач технической диагностики состояния аппаратуры, абсолютно неприемлемо при прогнозировании изменяющихся тенденций развития,нестационарных процессов, содержащих лишь ограниченные участки стационарности, в решении задач диагностики состояния показателей технологических процессов.

Цель изобретения — повышение точности прогнозирования и расширение функциональ5 ных возможностей устройства для осуществления прогнозирования тенденций развития как стационарных процессов, характеризующих наступление неисправности блоков или элементов автоматических систем, так и нестаци 0 онарных процессов, имеющих место в инерционных аппаратах химической технологии, путем многократного уточнения предсказываемых значений параметров процесса как за счет ограничения (уплотнения) предыстории

15 контролируемого процесса, так и за счет учета ошибок прогноза.

При этом используются преимущества известного устройства, его минимальный объем памяти и простота реализации, с возможно20 стью ограничения длины учитываемой предысториии.

Это достигается введением двух дополнительных каналов коррекции, параллельных каналу вычисления величины а„.

25 При этом выход блока обегающего контроля соединен с первым входом первого блока сравнения первого канала коррекции я„, второй вход которого связан с одним из выходов коммутатора, первый выход первого блока

30 сравнения — с первым входом блока, анали479118 зирующего знак результата сравнения, а второй выход — с первым входом блока вычисления корректированного момента а „. Выходы блока, анализирующего знак результата, подключены к входам сумматора, а выход сумматора — к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первой ячейки хранения постоянного числа т. Выход второго блока сравнения подсоединен к второму входу блока вычисления первого корректированного момента а,, третий вход которого связан с одним из выходов коммутатора, а выход — с одним из входов коммутатора, Один из выходов коммутатора соединен с входом блока сравнения второго канала коррекции а„, второй вход блока сравнения с выходом первой ячейки хранения постоянного числа k, а выход — с первым входом блока вычисления второго корректированного момента а>, второй вход которого подключен к выходу сумматора устройства, третий вход— к выходу второй ячейки хранения постоянного числа Р, а выход — к одному из входов коммутатораа.

На чертеже представлена функциональная схема прогнозирующего вычислительного устройства с двумя каналами коррекции а„и устройством диагностики.

Устройство содержит блок 1 обегающего контроля, соединенный с функциональным блоком 2, коммутатор 3, блок 4 оперативной памяти, блок 5 внешней памяти, сумматор 6, блок 7 управления и последовательно соединенные блок 8 вычисления интеграла вероятности и регистратор 9.

Первый канал коррекции включает в себя блок 10 сравнения, который осуществляет сравнение измеренного значения контролируемого параметра у„, поступающего из блока

1, с его упрежденным значением У„, попадающим из блока 5, определяет ошибку прогноза Л как Л=У, — у„и выделяет знак и модуль ошибки прогноза Л. Блок 10 соединен с блоком 11 знака погрешности, который распределяет последовательность знаков Л, поступающих на его вход по двум параллельным каналам «+» и « — » в виде последовательности импульсов. Эту последовательность импульсов суммирует сумматор 12, если импульсы идут непрерывно (импульс в каждом цикле) по одному из каналов. Блок 13 сравнения осуществляет сравнение суммы, накопленной в сумматоре 12, с постоянным для данного процесса числом m, хранящимся в ячейке

14 констант, соединенной с блоком 13. Блок

15 коррекции производит вычисление значения корректированного момента по формуле

n — 1

ccr,=а„+Л

2(n+2) где а„— значение момента, вычисленное в предыдущем цикле прогноза; и — количество выполненных циклов прогноза при условии, что сумма

Зо

4 импульсов в блоке 13 равна или превышает rn.

Второй канал коррекции состоит из блока

16 сравнения, который осуществляет сравнение количества выполненных циклов и прогноза с наперед заданным количеством циклов k, ячеек 17 и 18 хранения констант, блока 19 коррекции, производящего вычисление значения корректированного момента при выполнении условий n=k по формуле а, =у и, i+ (а п i — у n+1) ° P, где Р— коэффициент, учитывающий требование непрерывности исследуемого процесса и хранящийся в ячейке 18 констант.

Работает предлагаемое устройство в следующей последовательности.

Информация о значении параметра у„ характеризующего текущее (в и-й момент времени) значение контролируемого параметра, через выход блока 1 обегающего контроля поступает одновременно на функциональный блок 2, через коммутатор 3 в блок оперативной 4 памяти и на блок 10. Последующая работа устройства на протяжении цикла прогноза значений контролируемого параметра осуществляется в восемь этапов.

На первом этапе с блока 5 внешней памяти через коммутатор 3 в блок 4 оперативной памяти записывается номер цикла прогноза и, а в блок 10 сравнения — значение У, (в первом цикле прогноза У„ =О), определяется ошибка прогноза Л, знак который sign Л через блок 11 поступает в сумматор 12, а модуль проходит в блок 15 для вычисления o.r„.

На втором этапе с блока 5 через коммутатор 3 поступает значение а„в блок, 2, где

ВЫЧИСЛяЕтСя ЗНаЧЕНИЕ ап1 ПО фсрМуЛЕ п Уп а,-1- =а„— + п+1 и+1 где а„, а, r — статистические моменты, определяющие реализацию многомерной случайной функции состояния контролируемого параметра в и-й и (и+1)-й точках. Вычисленное значение а через, коммутатор 3 записывается в блок 4.

На третьем этапе, аналогично предыдущему, вычисляется значение параметра и 29n

1-2 1 п1-2 и+1 которое через коммутатор 3 записывается в блок 4.

На четвертом этапе с блока 5 через коммутатор 3 записывается в блок 2 параметр У„ и вычисляется квадрат разности (У вЂ” Н )

На пятом этапе с блока 5 через коммутатор 3 записывается в блок 2 параметр o.„, характеризующий точность (дисперсию) предсказания параметра в и-й точке, в результате чего вычисляется параметр

479118 и — 2

nk, =ип+Л

2(n+2) 35 о =0 п+1 (yn — gn)

n — 2 и+2 характеризующий точность прогноза в (и+

-1-1)-й точке. Вычисленное значение o,через коммутатор 3 записывается в блок 4.

На шестом этапе параметры и,+1, уп, 1 блока 4 через коммутатор 3 записываются в блок 2 и вычисляется параметр

n+2

tnt! = 2 — ($ nq ) — а и-,-! ) — оп+1 и — 1 характеризующий предсказанное значение контролируемого параметра в (и+1)-й точке.

Вычисленное значение У +1 через коммутатор 3 записывается в блок 4.

На СЕДЬМОМ ЭтаПЕ ПараМЕтрЫ ип-, уп1. С блока 4 через коммутатор 3 записываются в блок 10 и одновременно значение и — в блок

16. При выполнении условия и=k проводится вычисление момента, корректирующего а„по формуле

Реализация коррекции ад, позволяет значительно повысить точность прогнозирования в результате «уплотнения» предыстории за счет того, что «уплотненная» предыстория сочетает в себе полноту информации неограниченной предыстории с точным учетом изменений в тенденциях развития процессов на последующих циклах прогнозирования.

Вычисленное значение и>, через коммутатор 3 записывается в блок 4 взамен хранящегося там значения аn+i

На восьмом этапе командой блока 7 управления осуществляются считывание параметров у„, Уп+, о„ +,из блока 4 и запись их через коммутатор 3 в блок 8, где производится вычисление вероятности выхода контролируемого параметра из зоны допусков Р по формуле (поп р (1 и+ — у и) р О п (Уп1 — У п)

I ехр — q dy

2О и+1 где Y„,„допустимое значение контролируемого параметра; с последующей печатью значений Yn+> o„+,, P.

Одновременно считанные значения и+ у п ), Уп+1, o.„ +,, и записываются через коммутатор 3 в блок 5, при этом в сумматоре 6 номер цикла возрастает на единицу. На этом цикл прогноза заканчивается.

В каждом последующем цикле прогноза на первом этапе продолжается анализ ошибки прогноза Л. При совпадении sign Л любых двух соседних прогнозов, значение суммы, находящейся в блоке 12, возрастает. Повторяющееся совпадение sign Л свидетельствует о появлении систематической ошибки прогноза, 10

ЗО

65 которая, при данном методе прогнозирования, возникает в момент изменения тенденции развития процесса. При выполнении условии

Х sign Л=!г производится коррекция момента а „по формуле

Реализация коррекции cck, позволяет осуществить расширение функциональных возможностей устройства в результате учета повторяющихся знаков ошибок прогноза путем непрерывного контроля тенденций развития процесса с введением коррекции по мере появления изменений в тенденции процесса. Вычисленное значение и, через коммутатор 3 записывается в блок 5 взамен хранящегося там значения а„ .

Появление чередующейся (первый цикл— импульс на одном выходе блока 11, второй цикл — импульс на втором выходе блока 11 и т. д.) последовательности импульсов на выходе блока 11 свидетельствует о том, что прогнозируемые значения контролируемых параметров весьма близки к измеренным и поэтому введение коррекции а „не требуется. При этом в сумматоре 12 не происходит накопления суммы, так как каждый импульс, соответствующий sign Л полярности, противоположной той, которая была записана в предыдущем цикле, устанавливает сумматор в единичное положение независимо от суммы, записанной в нем на предыдущем цикле.

Предмет изобретения

Прогнозирующее вычислительное устройство, содержащее блок обегающего контроля, соединенный с ним блок вычисления вероятностных параметров, коммутатор, блок оперативной памяти, соединенный через сумматор с блоком внешней памяти, блок управления и последовательно соединенные блок вычисления интеграла вероятности и регистратор, отличаюи(ееся тем, что, с целью повышения точности прогнозирования, устройство содержит два канала коррекции, причем выход блока обегающего контроля соединен с первым входом первого блока сравнения первого канала коррекции, второй вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, первый выход первого блока сравнения соединен с первым входом блока анализа знака результата сравнения, а второй выход соединен с первым входом блока вычисления первого корректированного момента, выходы блока анализа знака результата сравнения соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом ячейки хранения постоянного числа, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом блока вычисления первого корректированного момента, третий вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, а выход соединен с од479118

Составитель В. Крылова

Техред М. Семенов

Редактор И. Грузова

Корректор М. Лейзермаи

Заказ 3103 Изд. № 1680 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

МОТ, Загорский цех ним из входов коммутатора; во втором канале коррекции один из выходов коммутатора соединен с входом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом первой ячейки хранения постоянного числа, а выход соединен с первым входом блока вы! 1- и И .ча:т

I кщти, и g. !

1 ! ! ! ! ! ! ! ! !

1 ! ! ! ! !

1 !

1 числения второго корректированного момента, второй вход которого соединен с выходом сумматора устройства, третий вход соединен с выходом второй ячейки хранения постоянного

5 числа, а выход соединен с одним из входов коммутатора,