RU2475828C1 - Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems - Google Patents
Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475828C1 RU2475828C1 RU2011154224/08A RU2011154224A RU2475828C1 RU 2475828 C1 RU2475828 C1 RU 2475828C1 RU 2011154224/08 A RU2011154224/08 A RU 2011154224/08A RU 2011154224 A RU2011154224 A RU 2011154224A RU 2475828 C1 RU2475828 C1 RU 2475828C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- group
- output
- unit
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при получении информации для принятия решений при эксплуатации сложных технических систем (СТС) с целью обеспечения заданных требований к их надежности.The invention relates to computer technology and can be used to obtain information for decision-making during the operation of complex technical systems (STS) in order to ensure the specified requirements for their reliability.
Известно устройство для прогнозирования надежности, содержащее коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень, блок памяти, блок дифференцирования, сумматор, регистрирующий блок, блок транспонирования матриц и дополнительный вычислительный блок (авт. свид. СССР №746349, кл. G01R 31/28, 1980).A device for predicting reliability, comprising a correlator, a random process analyzer, a computing unit, an exponentiation unit, a memory unit, a differentiation unit, an adder, a recording unit, a matrix transpose unit and an additional computing unit (ed. Certificate of the USSR No. 746349, class. G01R 31/28, 1980).
Недостатком этого устройства являются большие ошибки в определении синтезируемых свойств СТС. Задача синтеза требований к надежности СТС является некорректной, и решение ее методом квадратных корней или методом Гаусса приводит к получению результата, имеющего большие погрешности.The disadvantage of this device is the big errors in determining the synthesized properties of STS. The problem of synthesizing the requirements for the reliability of the STS is incorrect, and solving it using the square root method or the Gauss method results in a result that has large errors.
Наиболее близким аналогом, прототипом, является устройство для определения требований к параметрам технологических устройств, содержащее коррелятор, анализатор случайного процесса, вычислительный блок, блок возведения в степень, блок транспонирования матриц, первый элемент ИЛИ, блок произведения, блок управления, первый элемент И, блок формирования матриц, блок памяти, обращения матриц, второй и первый сумматоры, блок сравнения, регистратор, второй элемент ИЛИ, второй и третий элементы И (авт. свид. СССР №798641, G01R 31/02, 1981).The closest analogue, prototype, is a device for determining the requirements for the parameters of technological devices, containing a correlator, a random process analyzer, a computing unit, an exponentiation block, a matrix transpose block, a first OR element, a product block, a control unit, a first And element, a block matrix generation, memory unit, matrix inversion, second and first adders, comparison unit, recorder, second OR element, second and third AND elements (ed. certificate of the USSR No. 798641,
Устройство аппаратурно реализует выражениеThe device hardware implements the expression
где - функция надежности или вероятность того, что за время t=n×Δτ ни разу внешнее по отношению к эксплуатируемому устройству воздействие не превышает допустимого;Where - the reliability function or the likelihood that during the time t = n × Δτ the exposure external to the operating device has never exceeded the permissible;
- функция распределения сопротивляемости, обоснования и исчерпывающая характеристика допустимого предела величин внешнего воздействия, приводящего устройство к отказу; - the distribution function of resistance, justification and an exhaustive description of the permissible limit of the magnitude of the external impact, leading the device to failure;
- наибольшее случайное воздействие на интервале времени, равном периоду корреляции; - the greatest random impact on a time interval equal to the correlation period;
- функция распределения наибольших значений внешнего воздействия; - distribution function of the highest values of external influence;
n - число периодов корреляции внешнего воздействия n=t/Δτ;n is the number of periods of correlation of the external action n = t / Δτ;
Δτ - период корреляции исследуемого сигнала;Δτ is the correlation period of the investigated signal;
- условная функция распределения внешнего воздействия относительно гипотезы о том, что предельное (допустимое) значение воздействия принадлежит элементарному отрезку - conditional distribution function of the external action relative to the hypothesis that the limit (permissible) value of the effect belongs to the elementary segment
, ,
- вероятность элементарной гипотезы. - the probability of an elementary hypothesis.
При синтезе свойств СТС устройство определяет из выражения (1) дискретные значения функции распределения сопротивляемости.When synthesizing the properties of STS, the device determines discrete values from expression (1) distribution function of resistance.
Исходной информацией в этом случае для работы устройства являются заданные значения функции надежности и функции распределения наибольших значений внешнего воздействия .The initial information in this case for the operation of the device are the set values of the reliability function and functions distribution of the highest values of external influence .
При этом устройство реализует алгоритм, вытекающий из следующих преобразований.In this case, the device implements the algorithm resulting from the following transformations.
В уравненииIn the equation
представляющем компактную матричную форму записи уравнения (1), вектор характеризует требования к синтезируемой СТС. Эффективным методом решения системы линейных алгебраических уравнений вида (2) является метод Зейделя.representing the compact matrix form of the equation (1), vector characterizes the requirements for synthesized STS. An effective method for solving a system of linear algebraic equations of the form (2) is the Seidel method.
Для обеспечения положительной определенности матрицы задачи умножим левую и правую часть уравнения (2) на матрицу ВT. В результате вместо уравнения (2) решается уравнениеTo ensure positive definiteness of the matrix of the problem, we multiply the left and right sides of equation (2) by the matrix B T. As a result, instead of equation (2), the equation is solved
где ВT - транспортирования матрица ;where B T is the transportation matrix ;
- вектор правой части уравнения (2) - функция надежности. is the vector of the right side of equation (2) is the reliability function.
Введем обозначенияWe introduce the notation
Перепишем уравнения (3) с учетом введенных обозначенийWe rewrite equations (3) taking into account the notation introduced
В векторно-матричной форме алгоритм решения системы (6) методом Зейделя на (n+1)-ом шаге итерации имеет следующий вид:In vector-matrix form, the algorithm for solving system (6) by the Seidel method at the (n + 1) -th step of the iteration has the following form:
где φn+1 - искомый вектор приближения на текущем (n+1)-ом шаге итерации;where φ n + 1 is the desired approximation vector at the current (n + 1) -th step of the iteration;
φn - то же, на предыдущем шаге итерации.φ n is the same in the previous iteration step.
которые получаются из исходной матрицы Ф.which are obtained from the original matrix F.
Недостатком этого устройства является отсутствие в процессе вычисления коэффициента стабильности, обеспечивающего устойчивость решения, получаемого в форме функции распределения сопротивляемости. Кроме того, не оговорены условия получения оптимального решения.The disadvantage of this device is the absence in the process of calculating the coefficient of stability, ensuring the stability of the solution obtained in the form of a distribution function of resistance. In addition, the conditions for obtaining the optimal solution are not specified.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение стабильности (устойчивости) вычислений и реализация условий получения оптимального решения. Все это, в конечном итоге, приводит к повышению точности оценки искомой функции распределения различных параметров СТС и устойчивой их работы благодаря возможности корректировки этих параметров.The technical result of the claimed invention is to ensure the stability (stability) of the calculations and the implementation of the conditions for obtaining the optimal solution. All this, ultimately, leads to an increase in the accuracy of estimating the desired distribution function of various parameters of the STS and their stable operation due to the possibility of adjusting these parameters.
Обеспечить устойчивость решения можно следующим образом. В первое слагаемое правой части формулы (7) в качестве сомножителя необходимо ввести значения коэффициента стабильности ακ:Ensure the stability of the solution as follows. In the first term of the right-hand side of formula (7), as a factor, it is necessary to introduce the values of the stability coefficient α κ :
где k - количество последовательно подставляемых в формулу (10) значений коэффициента αk;where k is the number of values of the coefficient α k successively substituted into the formula (10);
αk - коэффициент регуляризации (стабильности) (его значения задаются на основе теоретических исследований).α k is the coefficient of regularization (stability) (its values are set on the basis of theoretical studies).
Оптимальность полученного решения можно оценить по критерию минимума эвклидовой нормы отклонения площади под кривой φkl от эталонного значения , которое является функцией распределения проектного значения сопротивляемости. Величина этого отклонения εk определяется по следующей формуле:The optimality of the obtained solution can be estimated by the criterion of the minimum of the Euclidean norm of deviation of the area under the curve φ kl from the reference value , which is a function of the distribution of the design resistance value. The magnitude of this deviation ε k is determined by the following formula:
l=1, …, P; k=1, …, m;l = 1, ..., P; k = 1, ..., m;
где φkl - полученные в результате решения (10) значения кривой функции распределения сопротивляемости;where φ kl are the values of the curve of the distribution function of the resistance obtained as a result of solution (10);
Δx - длина интервала разбиения аргумента х этой функции;Δx is the length of the partition interval of the argument x of this function;
Р - число интервалов этого разбиения.P is the number of intervals of this partition.
Технический результат достигается тем, что устройство формирования управляющих воздействий для обеспечения устойчивой работы сложных технических систем, содержащее коррелятор и анализатор случайного процесса, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй вход - с выходом коррелятора, вход которого соединен с входом устройства, последовательно соединенные вычислительный блок, вход которого подключен к выходу анализатора случайного процесса, блок возведения в степень и блок транспортирования матриц, блок управления, первый сумматор, блок памяти, блок произведения, блок обращения матриц, регистратор, три элемента И, два элемента ИЛИ, блок формирования матриц, второй сумматор и блок сравнения, четыре входа блока памяти соединены соответственно с соответствующими выходами блока управления, пятый вход - с входом устройства, шестой вход - с первым выходом второго сумматора, с первого по третий выходы через первый элемент ИЛИ - с первым входом блока произведения, а четвертый выход - с первым входом второго сумматора, второй вход которого через второй элемент И соединен с выходом блока произведения, соединенным через третий элемент И с первым входом блока формирования матриц, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход - через блок обращения матриц с четвертым входом первого элемента ИЛИ, третий вход второго сумматора соединен с выходом блока сравнения, выходы блока управления соединены с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И и со вторым и третьим входами блока формирования матриц, а вход - с выходом блока сравнения, вход которого соединен через первый сумматор с первым выходом второго сумматора, второй выход которого соединен с регистратором, вход блока транспортирования матриц соединен с пятым входом первого элемента ИЛИ, а выход - со вторым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом ко второму входу блока произведения, дополнительно содержит первую и вторую группы входных регистров, первая из которых состоит из m элементов, а вторая - из Р элементов, входной регистр, третий элемент ИЛИ, коммутатор, блок умножения, группу блоков вычитания, первую и вторую группы квадраторов, первую и вторую группы блоков умножения, группу элементов ИЛИ, каждая из которых состоит из Р элементов, первый и второй накопительные сумматоры, первый и второй блоки извлечения квадратного корня, элемент задержки (ЭЗ), блок деления, первую группу j регистров, группу коммутаторов, первую группу блоков индикации, каждая из которых состоит из m×p элементов, блок оценки минимального значения, вторую группу регистров, группу блоков сравнения, группу ЭЗ, вторую группу блоков индикации, каждая из которых состоит из m элементов, генератор тактовых импульсов и распределитель импульсов, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый выход - с входами записи каждого элемента первой и второй группы входных регистров и входом записи входного регистра, с второго по m-й выходы - с входами считывания с первого по m-й элементы первой группы входных регистров, 2+m-й выход - с входом записи каждого элемента первого столбца первой группы регистров, 3+m-й выход - с входом считывания каждого элемента второй группы входных регистров, 4+m-й выход - с управляющим входом каждого элемента группы коммутаторов, 5+m-й выход - с входом считывания входного регистра, 6+m-й выход - с управляющим входом коммутатора, с 7+m-го по 6+2m-й выходы - с входами записи с первого по m-й элементы второй группы регистров, 2+3m-й выход - с входом считывания каждого элемента первого столбца первой группы регистров, 4+4m-й и 5+4m-й выходы - соответственно с входами записи и считывания каждого элемента m-го столбца первой группы регистров, 1+5m-й выход - с входом считывания каждого элемента второй группы регистров и с управляющим входом блока оценки минимального значения, информационные входы первой группы входных регистров являются входами задания исходной информации, на которые поступают величины αk, характеризующие значение коэффициента стабильности для k-го варианта вычислений, информационные входы второй группы входных регистров являются входами задания исходной информации, на которые подаются значения , характеризующие эталонные значения функции распределения сопротивляемости, информационный вход входного регистра является входом задания исходной информации, на который поступает значение Δх, характеризующее значение длины интервала разбиения аргумента х функции распределения сопротивляемости, выходы с первого по m-й элементов первой группы входных регистров соединены с первого по m-й входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока умножения, выход которого соединен с седьмым входом блока памяти, а второй вход через первый элемент И - с выходами блока произведения, выход каждого элемента второй группы входных регистров подключен к входам уменьшаемого соответствующих элементов группы блоков вычитания и к входам соответствующих элементов первой группы квадраторов, выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего элемента первой группы блоков умножения, второй вход которого подключен к первому выходу коммутатора, а выход - к входам с первого по Р-й первого накопительного сумматора, выход которого через первый блок извлечения квадратного корня соединен с входом делимого блока деления, вход делителя которого подключен через последовательно соединенные ЭЗ и второй блок извлечения квадратного корня к выходу второго накопительного сумматора, с первого по Р-й входы которого соединены с выходами с первого по Р-й элементов второй группы блоков умножения, первые входы каждого из которых подключены ко второму выходу коммутатора, а вторые входы - к выходам соответствующих элементов второй группы квадраторов, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего элемента группы блоков вычитания, вход вычитаемого каждого из которых подключен к выходу соответствующего элемента группы элементов ИЛИ, с первого по m-й входы каждого из которых соединены со вторыми выходами каждого элемента соответствующей строки группы коммутаторов, вторые выходы каждого из элемента которой подключены к входам соответствующих элементов первой группы блоков индикации, а информационные входы элементов группы коммутаторов - к выходам соответствующих элементов первой группы регистров, информационный вход каждого из которых соединен с множественным выходом второго сумматора, выход блока деления подключен к информационному входу каждого элемента второй группы регистров, выходы которых соединены с входами соответствующих элементов группы ЭЗ и с первого по m-й входами блока оценки минимального значения, выход которого подключен к пороговому входу каждого элемента группы блоков сравнения, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих элементов группы ЭЗ, а выходы - с входами соответствующих элементов второй группы блоков индикации.The technical result is achieved by the fact that the device for generating control actions to ensure the stable operation of complex technical systems, containing a correlator and a random process analyzer, the first input of which is connected to the input of the device, and the second input to the output of the correlator, the input of which is connected to the input of the device, connected in series a computing unit, the input of which is connected to the output of a random process analyzer, an exponentiation unit and a matrix transportation unit, a control unit, ith adder, memory unit, product unit, matrix inversion unit, recorder, three AND elements, two OR elements, matrix forming unit, second adder and comparison unit, four inputs of the memory unit are connected respectively to the corresponding outputs of the control unit, the fifth input is connected to the input devices, the sixth input - with the first output of the second adder, from the first to third outputs through the first element OR - with the first input of the product block, and the fourth output - with the first input of the second adder, the second input of which is through the second element AND so inen with the output of the product block connected through the third AND element to the first input of the matrix forming unit, the first output of which is connected to the first input of the second OR element, and the second output through the matrix circulation unit with the fourth input of the first OR element, the third input of the second adder is connected to the output of the comparison unit, the outputs of the control unit are connected to the second inputs of the first, second and third elements And and to the second and third inputs of the matrix forming unit, and the input to the output of the comparison unit, the input of which is connected through Without the first adder with the first output of the second adder, the second output of which is connected to the recorder, the input of the matrix transportation unit is connected to the fifth input of the first OR element, and the output to the second input of the second OR element connected by the output to the second input of the product block, additionally contains the first and the second group of input registers, the first of which consists of m elements, and the second of P elements, the input register, the third OR element, commutator, multiplication block, a group of subtraction blocks, the first and second quadra groups Orov, the first and second groups of multiplication blocks, the group of OR elements, each of which consists of P elements, the first and second accumulative adders, the first and second square root blocks, the delay element (EI), the division block, the first group of j registers, the group switches, the first group of indication blocks, each of which consists of m × p elements, the minimum value estimation block, the second group of registers, the group of comparison blocks, the EZ group, the second group of indication blocks, each of which consists of m elements, a clock generator new pulses and a pulse distributor, the clock input of which is connected to the output of the clock generator, the first output is with the recording inputs of each element of the first and second groups of input registers and the input of the input register, the second through mth outputs are with the reading inputs from the first to m-th elements of the first group of input registers, 2 + m-th output - with a record entry of each element of the first column of the first group of registers, 3 + m-th output - with a read input of each element of the second group of input registers, 4 + m-th output - with control input each element of the switch group, 5 + m-th output - with input input of the input register, 6 + m-th output - with control input of the switch, from 7 + m-th to 6 + 2 m-th outputs - with recording inputs from the first to m-th elements of the second group of registers, 2 + 3m-th output - with a read input of each element of the first column of the first group of registers, 4 + 4m-th and 5 + 4-m outputs - respectively, with write and read inputs of each element of the m-th column of the first group of registers, 1 + 5th output - with the read input of each element of the second group of registers and with the control input of the mini evaluation unit of the maximum value, the information inputs of the first group of input registers are inputs of the input information, to which the values α k characterizing the value of the stability coefficient for the k-th version of the calculations are received, the information inputs of the second group of input registers are inputs of the input of the initial information to which the values are supplied characterizing the reference values of the resistance distribution function, the information input of the input register is the input of the input of the initial information, to which the value Δx characterizing the value of the length of the partition interval of the argument x of the resistance distribution function is received, the outputs from the first to the mth elements of the first group of input registers are connected to the first by the m-th inputs of the third OR element, the output of which is connected to the first input of the multiplication block, the output of which is connected to the seventh input of the memory block, and the second the input through the first element And - with the outputs of the product block, the output of each element of the second group of input registers is connected to the inputs of the reduced corresponding elements of the group of subtraction blocks and to the inputs of the corresponding elements of the first group of quadrators, the output of each of which is connected to the first input of the corresponding element of the first group of blocks multiplication, the second input of which is connected to the first output of the switch, and the output to the inputs from the first to the Pth first accumulative adder, the output of which through the first block the square root cross section is connected to the input of the divisible division unit, the input of the divider of which is connected through series-connected EHs and the second square root extraction unit to the output of the second accumulative adder, from the first to the Pth inputs of which are connected to the outputs from the first to the Pth elements of the second group multiplication units, the first inputs of each of which are connected to the second output of the switch, and the second inputs to the outputs of the corresponding elements of the second group of quadrators, the input of each of which is connected to the output respectively unit of the group of subtraction blocks, the input of each of which is subtracted is connected to the output of the corresponding element of the group of OR elements, the first through mth inputs of each of which are connected to the second outputs of each element of the corresponding row of the switch group, the second outputs of each of which are connected to the inputs the corresponding elements of the first group of indication blocks, and the information inputs of the elements of the switch group to the outputs of the corresponding elements of the first group of registers, the information input is of which is connected to the multiple output of the second adder, the output of the division unit is connected to the information input of each element of the second group of registers, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding elements of the EZ group and from the first through mth inputs of the minimum value estimator, the output of which is connected to the threshold the input of each element of the group of comparison blocks, the information inputs of which are connected to the outputs of the corresponding elements of the EZ group, and the outputs - with the inputs of the corresponding elements of the second group of blocks Superimpose.
На фиг.1, 2 и 3 представлена функциональная схема устройства для принятия решения при эксплуатации сложных технических систем (для исключения громоздкости связи между РИ и управляющими входами соответствующих блоков показаны не полностью, а обозначены путем нумерации входов и выходов).Figure 1, 2 and 3 presents a functional diagram of a device for making decisions during the operation of complex technical systems (to avoid cumbersome communications between the RI and the control inputs of the respective blocks are not shown completely, but are indicated by numbering the inputs and outputs).
На фиг.4 представлена циклограмма работы устройства (по оси ординат обозначены номера выходов РИ, а по оси абсцисс - число пакетов), причем длительность различных вычислительных операций (извлечения квадратного корня - двадцать тактов, возведение в квадрат - восемь тактов, умножение - восемь тактов, деление - шестнадцать тактов, сложение восьми слагаемых - семь тактов) в верхней части фиг.4 (для возможности исполнения циклограммы принято m=5, Р=8, хотя величины могут принять произвольные значения). Поскольку длительность выполнения вычислительных операций некоторыми блоками прототипа определить проблематично, на оси абсцисс выполнены "разрывы".Figure 4 shows the cyclogram of the operation of the device (the ordinates indicate the numbers of the outputs of the RI, and the abscissa indicates the number of packets), and the duration of various computational operations (extracting the square root is twenty clock cycles, squaring is eight cycles, multiplication is eight cycles , division — sixteen measures, addition of eight terms — seven measures) in the upper part of FIG. 4 (for the possibility of execution of the cyclogram, m = 5, P = 8, although the values can take arbitrary values). Since it is difficult to determine the duration of the computational operations by some blocks of the prototype, “gaps” are made on the abscissa axis.
Устройство формирования управляющих воздействий для обеспечения устойчивой работы сложных технических систем (фиг.1, 2 и 3) содержит коррелятор 1, анализатор 2 случайного процесса, вычислительный блок 3, блок 4 возведения в степень, блок 5 транспортирования матриц, первый элемент ИЛИ 6, блок 7 произведения, блок 8 управления, первый элемент И 9, блок 10 формирования матриц, блок 11 памяти, блок 12 обращения матриц, второй 13 и первый 14 сумматоры, блок 15 сравнения, регистратор 16, второй элемент ИЛИ 17, второй 18 и третий 19 элементы И, первую 20 и вторую 21 группы входных регистров, первая из которых состоит из m элементов, а вторая - из Р элементов, входной регистр 22, третий элемент ИЛИ 23, коммутатор 24, блок 25 умножения, группу 26 блоков вычитания, первую 27 и второю 28 группы квадраторов, первую 29 и вторую 30 группы блоков умножения, группу 31 элементов ИЛИ, каждая из которых состоит из Р элементов, первый 32 и второй 33 накопительные сумматоры, первый 34 и второй 35 блоки извлечения квадратного корня, элемент 36 задержки, блок 37 деления, первую группу 38 регистров, группу 39 коммутаторов, первую группу 40 блоков индикации, каждая из которых состоит из m×Р элементов, блок 41 оценки минимального значения, вторую группу 42 регистров, группу 43 блоков сравнения, группу 44 ЭЗ, вторую группу 45 блоков индикации, каждая из которых состоит из m элементов, генератор 46 тактовых импульсов и РИ 47.A control action generating device for ensuring the stable operation of complex technical systems (FIGS. 1, 2 and 3) contains a
Следует подчеркнуть, что вновь введенные блоки и элементы являются стандартными.It should be emphasized that newly introduced blocks and elements are standard.
Информация о блоках и элементах устройства изложена в следующих источниках:Information about the blocks and elements of the device is described in the following sources:
1. Приборы с зарядовой связью. / Под ред. М.Хоувза и Д.Моргана: Пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 1981. - 376 с., ил.1. Charge coupled devices. / Ed. M. Howes and D. Morgan: Trans. from English - M.: Energoizdat, 1981. - 376 p., Ill.
2. Руководство пользователя по сигнальным микропроцессорам ADSP-2100. / Пер. с англ. О.В.Луневой. Под ред. А.Д.Викторова; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет. - Санкт-Петербург, 1997. - 520 с.2. User Guide for Signal Microprocessors ADSP-2100. / Per. from English O.V. Luneva. Ed. A.D. Viktorov; St. Petersburg State Electrotechnical University. - St. Petersburg, 1997 .-- 520 p.
3. В.Б.Стешенко. ПЛИС фирмы "ALTERA": Проектирование устройств обработки сигналов. / М.: "Додека", 2000.3. V. B. Steshenko. FPGA company "ALTERA": Design of signal processing devices. / M .: Dodeka, 2000.
Устройство формирования управляющих воздействий для обеспечения устойчивой работы сложных технических систем работает следующим образом. На информационные входы каждого из элементов первой группы 20 входных регистров засылаются коэффициенты стабильности αk для K-го варианта вычислений. На информационные входы каждого из элементов второй группы 21 входных регистров подаются величины эталонного значения l-го сечения функции распределения сопротивляемости исследуемой СТС. На информационный вход входного регистра 22 засылается длина Δх интервала разбиения аргумента х функции распределения сопротивляемости. При этом управляющий сигнал на входы записи групп 20 и 21 и регистра 22 подается с первого выхода РИ 47, темпы работы которого задаются генератором 46 тактовых импульсов.The device forming control actions to ensure the stable operation of complex technical systems works as follows. The information inputs of each of the elements of the first group of 20 input registers are sent stability coefficients α k for the Kth version of the calculations. The information inputs of each of the elements of the second group of 21 input registers are fed with the values of the reference value l-section of the distribution function of the resistance of the studied STS. At the information input of the
Следующий этап оценки функции распределения сопротивляемости осуществляется, в основном, с помощью блоков прототипа.The next step in evaluating the distribution function of the resistance is carried out mainly using the blocks of the prototype.
Информация о нагрузках на исследуемое ТУ, представленная в виде сигнала U(t), поступает на вход коррелятора 1 и на вход анализатора 2. В корреляторе 1 определяется автокорреляционная функция исследуемого сигнала, и по ней вычисляется период его корреляции Δτ. Период корреляции задается анализатору 2, в котором исследуемый сигнал разбивается на промежутки Δτ, и затем в каждом из полученных промежутков определяется наибольшее значение. По выбранным значениям максимумов из интервалов разбиения исследуемого сигнала блоком 3 определяется условная вероятность которая поступает в блок 4, где возводится в степень n. Информация с выхода блока 4 представляет собой матрицу В уравнения (3), которая в блоке 5 преобразуется в матрицу ВT. С выхода блоков 4 и 5 через элементы 6 и 17 матрицы В и ВT поступают в блок 7. Полученная в результате перемножения матрица Ф по сигналу K1 блока через элемент И 19 засылается в блок 10, где преобразуется в две треугольные матрицы А и D.Information about the loads on the studied DUT, presented in the form of a signal U (t), is fed to the input of the
Блоки 5 и 10 практически идентичны и выполнены по единой схеме. Они состоят из двух счетчиков (целочисленных сумматоров) для формирования текущих номеров строки i и столбца j матрицы, блока пересылки чисел для выбора чисел из матрицы и записи этих чисел в матрицу по заданным номерам i и j и блока (блоков) памяти для хранения исходной и сформированных матриц. Отличие состоит лишь в том, что в блоке 5 достаточно одного блока памяти для матрицы В, так как транспонирование матрицы сводится к тому, что блок пересылки меняет местами симметричные относительно главной диагонали элементы матрицы В, т.е. bij⇆bji. В блоке 10 требуется два блока памяти, в одном из которых хранится исходная матрица Ф, преобразованная в результате работы блока пересылки в нижнюю треугольную матрицу, а в другом - сформированная с помощью блока пересылки верхняя треугольная матрица А.
По команде K2 блока 8 из блока 11 вектор r через элемент ИЛИ 6 пересылается в блок 7, где перемножается с хранимым там значением ВT. При этом вычисляется вектор С.By command K2 of
На следующем этапе работы устройства по управляющему сигналу К3 блока 8 матрица D через блок 12 и элемент ИЛИ 6 подается в блок 7, где значение D-1 перемножается со значением С - результатом предыдущей операции. Результатом перемножения является вектор g, который по команде K4 блока 8 через элемент И 9 засылается в блок 11.At the next stage of the device operation, by the control signal K3 of
В блок 7 по команде K5 блока 8 через элемент ИЛИ 6 засылается матрица А, где она перемножается с матрицей D-1. Полученная в результате перемножения матрица Н по команде К6 блока 8 через элемент И 9 пересылается на второй вход блока 25 умножения, на первый вход которого по управляющему сигналу со второго выхода РИ 47 на вход считывания первого элемента первой группы 20 входных регистров с выхода этого элемента величина α1 (значения коэффициента стабильности для первого варианта вычислений) подается через третий элемент ИЛИ 23. Результат этого умножения направляется с выхода блока 25 на вход блока 11 памяти. На этом подготовленные операции по вычислению неизвестной φkl методом Зейделя заканчиваются.In
По команде К7 блока 8 с блока 11 через элемент ИЛИ 6 в блок 7 засылается значение Н, а по команде К8 через элемент ИЛИ 6 в блок 7 - приближенное φ° значение искомой функции φ. Если информация о приближенном значении отсутствует, то в качестве первого приближения в блоке 7 записывается значение φ°=1.By the command K7 of
В блоке 7 матрица H и вектор φ° перемножаются, и произведение по команде К9 через элемент И 18 направляется в сумматор 13, куда по команде К8 блока 8 из блока 11 поступает вектор g. С выхода сумматора 13 искомое значение первого шага итерации (в дальнейшем n+1 шага) подается на сумматор 14, где определяется разность Δn=φn-φn+1, и на блок 11, где оно записывается вместо φ°. С сумматора 14 значение Δn поступает в блок 15, где значение Δn сопоставляется с заданной ошибкой вычислений Δ. В дальнейшем в этом блоке ошибка (n+1)-го шага итерации сравнивается с Δ. Если в результате сравнения оказывается, что Δn-1≤Δ, то итерационный процесс определения функции φ по команде блока 15 в блок 8 прекращается и значение искомой функции φ сумматора 13 по этой же команде выдается в регистр 16, а блок 8 приводится в исходное состояние. В противном случае итерационный процесс вычислений функции φ с требуемой точностью продолжается, что достигается повторной подачей команд К7-К9 с блока 8.In
С выхода второго сумматора 13 значения φ1l первого варианта вычисления функции распределения сопротивляемости засылаются на соответствующие элементы первой группы 38 регистров. Однако запись будет осуществлена только в первом столбце этой группы, потому что сигнал с 2+m-го выхода РИ 47 будет подаваться на входы записи только с первого по р-й элементы первого из m столбцов.From the output of the
По сигналу с 3+m-го выхода РИ 47 на входы считывания второй группы 21 входных регистров значения с выходов элементов этой группы направляются на входы уменьшаемого соответствующих элементов группы 26 блоков вычитания и на входы первой группы 27 квадраторов. По сигналу с 5+m-го выхода РИ 47 на вход считывания входного регистра 22 величина Δх поступает через коммутатор 24 на вторые выходы первой группы 29 блоков умножения и на первые входы второй группы 30 блоков вычитания. По сигналу с 2+3m-го выхода РИ 47 на входы считывания первой группы 38 регистров значения φkl с выходов элементов первого столбца этой группы через соответствующие элементы группы 39 коммутаторов и группы 31 элементов ИЛИ подаются на входы вычитаемого соответствующих элементов группы 26 блоков вычитания.According to the signal from the 3 + m-th output of
Группы элементов 26, 28, 30 и блоки 33, 35 вычисляют числитель формулы (11). Группы элементов 27, 29 и блоки 32, 34 оценивают знаменатель формулы (11). Благодаря наличию ЭЗ 36 значения числителя и знаменателя поступают одновременно на входы делимого и делителя блока 37 деления, с выхода которого величина отклонения ε1 в соответствии с формулой (11) для первого варианта направляется на информационные входы каждого элемента второй группы 42 регистров. Однако записано это значение будет только в первом элементе группы 42, так как сигнал на вход записи с 7+m-го выхода РИ 47 будет подаваться только на первый элемент этой группы.Groups of
В дальнейшем работа устройства проходит по уже указанной схеме, т.е. производятся вычисления при втором варианте α2 коэффициента стабильности. Работа устройства закончится тогда, когда будет произведен расчет при последнем m-м варианте (αk=αm) и проанализированы результаты всех расчетов. Порядок работы устройства представлен на циклограмме (фиг.4).In the future, the operation of the device proceeds according to the already indicated scheme, i.e. calculations are made in the second embodiment α 2 stability coefficient. The operation of the device will end when the calculation is performed with the last m-th version (α k = α m ) and the results of all calculations are analyzed. The order of operation of the device shown in the sequence diagram (figure 4).
После записи в элементах второй группы 42 регистров всех m значений отклонений εk по сигналу с 1+5m-го выхода РИ 47 на входы считывания всех элементов этой группы с их выходов величины εk засылаются через соответствующие элементы группы 44 ЭЗ на информационные входы группы 43 блоков сравнения. Кроме того, значения εk подаются также на входы, с первого по m-й, блока 41 оценки минимального значения, с выхода которого минимальное значение отклонения направляется на пороговые входы всех элементов группы 43. Каждый элемент этой группы настроен следующим образом: если , то на выходе элемента будет сигнал. В случае когда , сигнал на выходе элемента будет отсутствовать. Следовательно, во второй группе 45 блоков индикации будет высвечиваться номер варианта вычислений, соответствующий минимальной ошибке. Поэтому в качестве оптимального нужно выбирать тот вариант функции распределения сопротивляемости анализируемой СТС, который обеспечивает минимальную ошибку.After writing in the elements of the second group of 42 registers of all m deviation values ε k according to the signal from the 1 + 5m-th output of
Таким образом, технический результат заявленного изобретения достигается не за счет математического аппарата, а при помощи технических средств (блоков и элементов), упомянутых в описании работы устройства.Thus, the technical result of the claimed invention is achieved not due to the mathematical apparatus, but using the technical means (blocks and elements) mentioned in the description of the operation of the device.
Описанное устройство позволяет обеспечивать стабильность вычислений и реализовать условия получения оптимального решения. Это дает возможность повысить точность оценки искомой функции распределения параметров, характеризующих СТС.The described device allows to ensure the stability of calculations and to implement the conditions for obtaining the optimal solution. This makes it possible to increase the accuracy of estimating the desired distribution function of the parameters characterizing the STS.
Промышленная применимость изобретения обосновывается тем, что оно может быть использовано в разных областях (отраслях) производства при получении информации для принятия решений при эксплуатации СТС с целью обеспечения заданных требований к их надежности.The industrial applicability of the invention is justified by the fact that it can be used in various fields (industries) of production upon receipt of information for decision-making during the operation of the STS in order to ensure the specified requirements for their reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154224/08A RU2475828C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011154224/08A RU2475828C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2475828C1 true RU2475828C1 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=49121130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011154224/08A RU2475828C1 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2475828C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646373C1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Device of adaptive regulation based on the joint maximum principle |
RU2674281C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-12-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Device forming optimal control actions for ensuring a sustainable operation of complex technical systems |
RU2709160C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-12-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Triangular matrix handling device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065202C1 (en) * | 1991-12-04 | 1996-08-10 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.В.И.Ульянова (Ленина) | Device for testing digital units |
RU2227321C2 (en) * | 2002-07-17 | 2004-04-20 | Аванесян Гарри Романович | Correlation analyzer |
US20070053513A1 (en) * | 1999-10-05 | 2007-03-08 | Hoffberg Steven M | Intelligent electronic appliance system and method |
-
2011
- 2011-12-29 RU RU2011154224/08A patent/RU2475828C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2065202C1 (en) * | 1991-12-04 | 1996-08-10 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им.В.И.Ульянова (Ленина) | Device for testing digital units |
US20070053513A1 (en) * | 1999-10-05 | 2007-03-08 | Hoffberg Steven M | Intelligent electronic appliance system and method |
US7813822B1 (en) * | 2000-10-05 | 2010-10-12 | Hoffberg Steven M | Intelligent electronic appliance system and method |
RU2227321C2 (en) * | 2002-07-17 | 2004-04-20 | Аванесян Гарри Романович | Correlation analyzer |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646373C1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Device of adaptive regulation based on the joint maximum principle |
RU2674281C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-12-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Device forming optimal control actions for ensuring a sustainable operation of complex technical systems |
RU2709160C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-12-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | Triangular matrix handling device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhao et al. | Compact finite difference method for integro-differential equations | |
CN105426345A (en) | Matrix inverse operation method | |
RU2674281C1 (en) | Device forming optimal control actions for ensuring a sustainable operation of complex technical systems | |
US20200081816A1 (en) | System and Method for Parallel Processing Prediction | |
RU2475828C1 (en) | Apparatus for generating control action to provide stable operation of complex engineering systems | |
JPH03209561A (en) | Calculating device for finding solution of simultaneous primary equation | |
Mahboub | Variance component estimation in errors-in-variables models and a rigorous total least-squares approach | |
Kulikova et al. | NIRK-based accurate continuous–discrete extended Kalman filters for estimating continuous-time stochastic target tracking models | |
US4115867A (en) | Special-purpose digital computer for computing statistical characteristics of random processes | |
Gómez-Corral et al. | Maximum queue lengths during a fixed time interval in the M/M/c retrial queue | |
RU2410750C1 (en) | Apparatus for evaluating performance of scientific research and developmental work | |
JP6031995B2 (en) | Simulation method, program, and information processing system | |
RU2535467C1 (en) | Adaptive digital differentiating and predicting device | |
Samanta et al. | Analytic and computational analysis of the discrete-time GI/D-MSP/1 queue using roots | |
Shablov et al. | Born series in the theory of electron impact ionization of an atom | |
RU2470365C1 (en) | Apparatus for technical and economic assessment of scientific research and development works | |
RU2629641C1 (en) | Digital predictor | |
Banik et al. | A simple and efficient computing procedure of the stationary system-length distributions for GIX/D/c and BMAP/D/c queues | |
RU2629643C2 (en) | Adaptive digital predictor | |
RU2553120C1 (en) | Device for evaluating random variable distribution function and tolerance boundaries thereof on small samples | |
SU942037A1 (en) | Correlation meter of probability type | |
RU2446461C2 (en) | Digital predictor | |
CN111061675A (en) | Hardware implementation method of system transfer function identification algorithm, computer equipment and readable storage medium for running method | |
CN113037523B (en) | Network traffic flow direction prediction method, device and storage medium | |
Song | The Song rule outperforms optimal-batch-size variance estimators in simulation output analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20171110 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201230 |