Патент на изобретение №2276396

(54) СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ С ИЗМЕНЕНИЕМ ЗАДАНИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования. Технический результат заключается в повышении точности идентификации за счет качественного прогноза траекторий управления технологическим объектом и траекторий его выходных переменных. Способ включает предварительную оценку ошибок прогнозирования вектора рабочих управлений, а также ошибок регулирования действующей системы управления, прогнозирование к стартовому моменту времени t_c прогнозатором вектора рабочих управлений и соответствующей траектории вектора выходных величин, изменение в момент времени t_c задания по команде вышестоящей по административно-производственной иерархии управляющей системы, реализацию в обычном режиме полученного задания в действующей системе управления и обработку результатов эксперимента известными процедурами. Перед проведением эксперимента вводится дополнительная операция оценки степени тесноты связи вышестоящей и данной действующей систем управления. При изменении тесноты связи уточняются законы распределения вероятностей ошибок прогнозирования и регулирования и сами алгоритмы прогнозирования. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию и может быть использовано для построения математических моделей каналов регулирования циклических и непрерывных технологических объектов в системах управления.

Недостатком этого способа является то, в нем незаинтересованность человека-оператора в конечных результатах идентификации объекта приводит к ошибкам идентификации за счет своего стремления компенсировать эффекты действия пробных сигналов воздействием по другим каналам управления, либо предоставления ложной информации о прогнозе рабочих управлений и траектории вектора выходных величин. В этих условиях сложно, а зачастую и невозможно гарантировать выполнение условий эксперимента на протяженный отрезок времени функционирования объекта. В результате ошибка в оценках динамических характеристик каналов регулирования может стать соизмеримой с самим полезным сигналом.

_c человеком-оператором или автоматом прогнозируются траектория вектора рабочих управлений до конца технологического цикла, а также соответствующая траектория вектора выходных величин. В момент времени t_с по команде вышестоящей управляющей системы изменяется задание, например марка стали и способ ее разливки. Далее эргатическая система управления функционирует в обычном режиме. В соответствии со сменой внешнего задания человек-оператор корректирует собственную цель – требуемое значение вектора выходных величин объекта (“точку прицеливания”). Он отказывается от первоначально намеченной траектории вектора управлений и изменяет ее для достижения новой цели. В качестве отклика рассматривается отклонение фактического значения результирующей выходной величины от прогнозируемой уставки на конец интервала памяти системы управления. Изменение траектории рабочих управлений относительно ранее прогнозируемой траектории одновременно является и изменением во времени пробного воздействия, представляющего собой направленный на достижение целей идентификации фрагмент управлений, а также траекторию дополнительных управлений, т.е. на приведение выходной величины в конце технологического цикла к новому заданному значению.

Однако пробный сигнал наносится на действующую систему управления со стороны системы, находящейся на более высокой ступени административно-производственной иерархии. В рамках же нижестоящего уровня иерархии никакого дополнительного влияния на систему не оказывается. Контуры управления систем разнесены по своим базисам и впрямую не связаны. Воздействие со стороны нижнего уровня иерархии системы на верхний уровень невозможно и даже вредно. Информация снизу вверх, естественно, поставляться может. Назначение рабочих управлений и определение точки прицеливания осуществляется в рамках данной действующей системы управления. Так эти функции может выполнять оперативный персонал эргатической системы управления. Со стороны вышестоящей системы управления воздействия представляют собой задания в общем виде, стимулы, ограничения, общесистемные критерии и т.п. В ряде случаев воздействия могут касаться как непосредственно самих рабочих управлений, так и точек прицеливания. В последнем варианте имеют место системы связного управления. Т.е. вышестоящая система управления частично или полностью берет на себя функции нижестоящей системы. В таком случае существенно изменяются как алгоритмы управления, так и ошибки прогнозирования и регулирования. Недоучет этого факта может приводить к существенному снижению точности идентификации.

Задачей изобретения является повышение качества управления за счет более правильной оценки эффекта этих управлений и, таким образом, более точного назначения численных значений управляющих воздействий.

Для этого в способе идентификации объектов с изменением заданий, включающем предварительную оценку ошибок прогнозирования вектора рабочих управлений, а также ошибок регулирования действующей системы управления, прогнозирование к стартовому моменту времени t_c прогнозатором вектора рабочих управлений и соответствующей траектории вектора выходных величин до конца технологического цикла для объекта с циклическим процессом управления или на интервал времени, превосходящий либо равный интервалу памяти системы управления, для объекта с непрерывным процессом управления, изменение в момент времени t_c задания по команде вышестоящей по административно-производственной иерархии управляющей системы, формирование рабочих управлений и их реализацию в обычном режиме полученного задания в действующей системе управления, по изобретению оценивают изменение степени тесноты связи управляющих решений вышестоящей и данной действующих систем, проводят дополнительное исследование и уточнение изменившихся ошибок прогнозирования и регулирования, а при автоматическом прогнозировании – и алгоритмов прогнозирования.

Сущность изобретения состоит в следующем.

При связном управлении, т.е. при вмешательстве вышестоящей системы управления в процесс принятия решений, а также в прогнозирование рабочих управлений и вектора выходных переменных объекта, меняются реализующиеся как алгоритмы прогнозирования, так и алгоритмы управления. Перед проведением эксперимента вводится дополнительная операция оценки степени тесноты связи вышестоящей и данной действующей систем управления. При изменении тесноты связи уточняются законы распределения вероятностей ошибок прогнозирования и регулирования и сами алгоритмы прогнозирования.

На чертеже приведена блок-схема действующей эргатической системы дуального управления технологическим процессом. Система дуального управления объектом содержит блок 1 – технологический объект управления (ТОУ), блок 2 – измерительная система, блок 3 – регулирующая система, блок 4 – программирующая система, блок 5 – распознающая система, блок 6 – вышестоящая система управления, 7 – первичные датчики сигналов, 8 – измерительный блок, 9 – действующая управляющая система.

Технологический объект управления (ТОУ) представляет собой, например, электросталеплавильную печь.

В качестве определяющих факторов в действующей системе управления выступают задания, устанавливаемые оператору-технологу в общем виде, стимулы, ограничения, измерительные сигналы о переменных состояниях входных U^В и выходных воздействиях технологического объекта управления (ТОУ), которые поступают с блока 7 первичных датчиков сигналов к блоку 2 измерительной системе, а также к блоку 6. Информация о состоянии других ТОУ и организационно-технологической системы управления (Х_В) поступает к блоку 5 распознающей системе, а также к блоку 6, внешние (W^Д) воздействия и управляющие (U^Д) воздействия от блока 3 регулирующей системы поступают к блоку 1 – технологическому объекту управления. Индексом “н” обозначены натурные сигналы, а индексом “д” – действительные воздействия. Измеренные входные воздействия U^Н, W^Н (сигналы измерительной информации) объекта поступают с блока 7 первичных датчиков сигналов к блоку 2 измерительной системе. Выходные воздействия действующей системы управления Y_УС от блока 9 через измерительный блок 8 поступают к блоку 6 – вышестоящей системе управления. От блока 2, 3 и 4 сигналы также поступают к блоку 6.

Для циклических объектов изменение задания и, как следствие, “точки прицеливания” приводит к возникновению дополнительной составляющей в управлении объектом – аналога пробного воздействия:

где U(t) и – фактически реализованная и прогнозируемая к моменту времени t_c смены задания траектория вектора рабочего управления; t[t_c, t_к] – текущее время; t_к – момент времени окончания эксперимента.

Для случая линейного представления канала регулирования вход – выходные зависимости объекта, начиная с момента времени t_c, можно определить в виде

где Y_c – отклонение измеренного значения Y_c выходной величины в конце интервала памяти объекта либо в конце технологического цикла от прежней _n точки прицеливания Y*; S – общее число каналов управления; [0, _n] – переменная, интегрированная в масштабе времени; _n – время переходного процесса, включающего время чистого запаздывания; f_S () – весовая функция по s-y каналу регулирования; P_S (t-) – величина аналога пробного воздействия s-y каналу регулирования в момент времени t-; _S(t-) – ошибка прогнозирования уровня рабочих управлений по s-y каналу; (t) – ошибка регулирования учитываемой выходной величины относительно ее уставки; для объектов с непрерывным режимом функционирования t_k=t_с+_n – момент окончания циклического процесса.

Ошибка прогнозирования _S(t-) и ошибка регулирования (t) определяются по данным опытов без нанесения пробного воздействия, т.е. при неизмененном задании. Поскольку ошибки прогнозирования и регулирования зависят от особенностей и условий производства данного вида продукции, то их анализ необходимо проводить по близким организационно-технологическим состояниям системы управления и близким решениям на управления. Для этого организационно-технологическое состояние разделяют на классы К_i, а решения – на группы Г_ji в данном классе состояний. Статистический анализ _S(t) и (t), а также обработка результатов экспериментов производятся в данной группе Г_ji организационно-технологических и управленческих ситуаций. Таким путем для реально нелинейных и нестационарных технологических процессов достигается более строгая подгрупповая (типологическая) линеаризованность модели, а также обеспечивается необходимое условие воспроизводимости опытов.

Формула изобретения

Способ идентификации объектов с изменением заданий, включающий предварительную оценку ошибок прогнозирования вектора рабочих управлений, а также ошибок регулирования действующей системы управления, прогнозирование к стартовому моменту времени t_c прогнозатором вектора рабочих управлений и соответствующей траектории вектора выходных величин до конца технологического цикла для объекта с циклическим процессом управления или на интервал времени, превосходящий либо равный интервалу памяти системы управления, для объекта с непрерывным процессом управления, изменение в момент времени t_c задания по команде вышестоящей по административно-производственной иерархии управляющей системы, формирование рабочих управлений и их реализацию в обычном режиме полученного задания в действующей системе управления, отличающийся тем, что перед проведением эксперимента дополнительно оценивают изменение степени тесноты связи управляющих решений вышестоящей и данной действующих систем, проводят дополнительное исследование и уточнение изменившихся ошибок прогнозирования и регулирования, а при автоматическом прогнозировании – и алгоритмов прогнозирования.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.03.2006

Извещение опубликовано: 27.10.2007 БИ: 30/2007