Устройство для экстраполяции линейных процессов

Устройство для экстраполяции линейных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Соцнавнстнческнк

Респубяни

Опубликовано 30. 04. 82. Бюллетень Фю 16

Дата опубликования описания 30. 04 .82 (5I)M. Кл.

С 06 G 7/30

Геаударотакниый комитет

С.ССР до делам изобретений и открытиЯ (53) УДК681.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.В.Абрамов, l0 È.Êàìàëîâ и А.Н.Розенбаум:

1 л

Институт автоматики и процессов управления с вычислительным центром Дальневосточного научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАПОЛЯЦИИ ЛИНЕЙНЫХ

ПРОЦЕССОВ

Йзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления для прогнозирования линейных и линеаризованных процессов изменения контролируемых. параметров технических объектов.

Известно устройство, которое вырабатывает вероятностную оценку будущих значений случайного процесса (11.

1Î

Недостаток данного устройстванеобходимость знания статических характеристик 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" эанная 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 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 линейi .ûõ функций первой группы, третий выход - с входами установки начальных значений и форг

40

3 9247? 4 мирователей линейных функций вто-: рой группы, четвертый выход " с входами задания моментов контроля формирователей линейных функций обеих групп, масштабирующие входы которых подключены к первому выходу.. датчика скорости линейного процесса, выходы формирователей первой группы соединены с соответствующими входами блока выделения мини о мальной величины, а выходы формирователей второй группы - с соответствующими входами блока выделения максимальной величины, выходы блоков выделения минимальной и максимальной величин соединен с соответствующими входами блока сравнения, первый .выход которого соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса, а второй выход - с первым входом арифметического блока и с управляющим входом датчика скорости линейного процесса, второй выход которого соединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которого соединен с пятым выходом блока задания контролируемых значений, второй выход арифметического блока соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса. .. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

Устройство для экстраполяции линейных процессов, содержит блок задания контролируемых значений, формирователи" 2 линейных функций, блок 3 выделения минимальной величины, блок 4 выделения максимальной величины, датчик 5 скорости линейного процесса, блок 6 сравнения, арифметический блок 7, блок

8 индикации.

Устройство работает следующим образом.

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 конуса экстраполяции соответствует нахождению гарантированных пределов изменения контролируемого параметра в будущем и определяется следующим образом.

По данным наблюдений экстраполируемого процесса x(t) в и точках интервала наблюдения с учетом предельных ошибок контроля формируется система неравенств

y(t1) h.< Хо x1tÄ < y(t;) i h;»i=le, где (4 (t; )) - результаты контроля экстраполируемого процесса х(С) +х „t; хо,х1 - неизвестные коэффициенты; (М 1 . — значения предельных оши31=1 бок контроля x(t) в точках

t11 q. ---АП

t„ )„. „- моменты контроля х(t) . олученная система неравенств определяет в пространстве коэффициентов хо, х 1 многоугольник M возможных значений х», х 1 относительно результатое контроля (у(t;)) и предельных ошибок контроля (ь1)

Среди вершин указанного многоугольника имеются две таких, координаты которых соответствуют значениям коэффициентов наихудших продолжений x(t) при t)t>, образующих конус экстрапо.ляции

x pi x „ t a x (t ) < x + х 1 t, Y t ) t >, Где хО» х „, х, х 1 - координаты ис1 II комых вершин многоугольника М, причем

КО- П14 Х Х О, Х = 11» П Х 1; ХО =min X O, М М М

Ц

X1=maXX, М

При рассмотрении вершин M определяются значения хО, х „, х о, х „и, таким образом, завершается построение конуса экстраполяции для экстраполируемого процесса x(t).

Блок 1 предназначен для набора входных данных. Входными данными являются: )t;,- „ — моменты контроля. (Ь1) - значения предельных ошибок

1=1 6 контроля, (3(t))-»1 - результаты контроля 1экстраполируемого 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 tp, для которого определяется гарантированный

Блок 6 сравнения предназначен

55 для сравнения поступающих на ее н Ь хН „„а Пр„„д„ на выходе С вознйкает запускающий

5 924724 интервал изменений x(t), лиЧо зада;вать фиксированные значения А и В

:допустимых изменений экстраполируемого процесса x(t). Набор входных данных визуально контролируется в блоке 8 индикации.

:формирователи 2 предназначаются для генерирования функций вида

Xp1= y(t„.)-5 -Х1, ХО1= У(;) ai-х1 . На входы каждого формирователя 2 от блока 1 подаются сигналы

y(t )-Ь1, y(tÄ-)+ь!, а от датчика

5 на вход P - сигнал х1. На выходе каждого формирователя возникает сигнал х „. Формирователь 2 может быть выполнен на трех регистрах (;,у;, i),, двух сумматорах (у;+ы ); ((y; 4i)

«х t $ и блоке умножения (х t„.).

1 1 1

Блок 3 предназначен для вйбора минимального сигнала из входящих сиг" 20 налов х „-=y(t; )+,ы и выдачи этого сигнала xo ù „ — — х" на блок б сравнения.

Блок 4 выбирает и выдает на блок

6 максимальный сигнал х, щщ=х о из ;- 25

Ь входящих си гналов хО1 =у (t; )" Ь 1 .

Датчик 5 предназначен для выдачи сигнала х1 из интервала от х1Н до х„„с шагом Фх . Датчик 5 может бйть выполнен на базе счетчика, на котором устанавливается исходное значение х1ци к выходу которого подключен преобразователь величины шага Ух, Ь число импульсов. С прихо1 дом сигнала С с выхода содержимое счетчика каждый раз увеличивается на величину Ух „, вплоть до появления сигнала М на входе датчика 5.

При этом с помощью логических элементов содержимое счетчика воз- 40 никает на выходе И. При отсутствии сигнала Й счетчик по достижении значения х1„ возвращается в исходное состояние х1 При включении устройства в работу на выходе Р датчика 5 автоматически появляется сигнал М =x, этот сигнал от цикла

1н к циклу изменяется на величинуd x при каждом появлении сигнала на запускающем входе С датчика 5. При подаче сигнала с выхода S блока 6 на управляющий вход и датчика 5 сигнал х появляется на выходе И датчика 5.

6 сигнал. Если х"=хв, с выхода S блоа о

lp ка 6 выдается сигнал xo=xu=xo (или xo) ..

Арифметический блок 7 йредназначен для вычисления моментов времени достижения экстраполируемым процессом фиксированных границ А и В:

А-ха

1 — при X<) О

1, В-хо при х„ <О

А хо — — при х")О

В-хл йн= — при х" <0 1 х „ а также для вычислений гарантированных пределов изменения экстраполируемого процесса s заданный момент времени tp - величины 2В, Хн

2 =х „ х 1йР, 7Н=х хц.tp, " Zll

Блок индикации 8 предназначен для индикации входных данных, а также для индикации результатов вычислений в блоке 7.

Цикл работы устройства начинается с подачи на входы P.ôîðìèðîâàòåлей 2 от датчика 5 сигнала х1--= х н. при

I поступлении этого сигнала с выходов формирователей 2 сигналы х „.=у(t„)<

-x, i =1,2,...и, поступают в

1 блок для выделения минимального из них, а сигналы x;=ó(t;)-ь1 "x1t; поступа(от в блок 4 для выделения максимального из них. Выделенные в блоках ) и 4 сигналы x " и х переО дается на .блок 6Н. При неравенстве сигналов х ои xoíà выходе С бло. 6 ка 6 возникает запускающий сигнал.

Этот сигнал поступает на вход датчика 5, в результате чего с выхода Р датчика 5 на входы Р формирователей

2 подается новое значение Х„, которое больше предыдущего на величину

< 1. С подачи этого сигнала начинает" ся очередной цикл работы устройства.

Циклы повторяются и процесс продолжается до тех пор, пока на блок 6 не поступят равные входные сигналы х =х . В -этом случае на выходе С

Н

О 0 блока 6 сигнала не будет а на выь н ходе S появится сигнал xg=x>=xg или x =x =xН. Этот сигнал подается

О о О на вход и датчика 5 и на вход S блока 7. При этом с выхода М датчика 5 в арифметический блок 7 подается сигнал х1 (или х „),равный по веI Ц

4724

7 92 личине тому сигналу x„, при котором наступило состояние x =x". Если о о арифметический блок 7 работает в режиме "время", то на его вход от блока 1 поступают сигналы А и В, а если

s режиме вычисления ограничений Z, то от блока 1 на вход блока 7 поступает сигнал tp. В зависимости от этого при подаче сигналов х и х происходит вычисление t или Z<. Сигна-, лы tg или 7.В с выхода блока 7 поступают в блок 8 индикации. Одновременно с выхода С блока 7 на вход

C датчика 5 поступает запускающий сигнал. Датчик 5 вырабатывает очередное значение х < и начинается следующий цикл работы устройства.

В результате повторения циклов происходит определение х и x„ осуИ И

О ществляется вычисление tg или ZH.

После индикации сч или Z я 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 изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 691882, кл. G 06 G 7/30, !977.

2. Авторское свидетельство СССР,ц N 531167, кл, G 06 G 7/30, 1974.

Устройство 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 величины, датчик скорости линейного процесса и блок сравнения, при этом второй выход блока задания контролируемых значений соединен с входами установки начальных значений и формирователей линейных функций первой группы, третий выход - с входами установки начальных значений и формирователей линейных функций второй группы, четвертый выход - с входами задания моментов контроля формирователей линейных функций обеих групп, масштабирующие входы которых подключены к первому выходу датчика скорости линейного процесса, выходы формирователей первой группы соединены с соответствующими входами блока выделения минимальной величины, а выходы формирователей второй груп20 пы - с соответствующими входами блока выделения максимальной величины, выходы блоков выделения минимальной и максимальной величин соединены с соответствующими входами бло25 блока сравнения, первый выход которого соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса, а второй выход — с первым входом арифметического блока и с управляюЗо щим входом датчика скорости линейного процесса, второй выход которого соединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которого соединен с пятым выходом блока задания контролируемых значений, второй выход арифметического блока соединен с запускающим входом датчика скорости линейного процесса.