Удк 681. 335 (07) устройство оперативно динамического анализа состояний многопараметрического объекта энергосбережения глинкин М. Е., Глинкин Е. И

скачать УДК 681.335 (07) УСТРОЙСТВО ОПЕРАТИВНО ДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СОСТОЯНИЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Глинкин М.Е., Глинкин Е.И. Россия, г.Тамбов Предложено устройство управления объектом в виде когнитивной графического образа эквивалентов, формируемого в адресном пространстве кодовой матрицы постоянного запоминающего устройства автоматизированной системы оперативной диагностики технического и функционального состояния многопараметрического объекта для улучшения метрологической и технологической эффективности за счет автоматического оптимального управления энергосбережением. The device of object`s management in the form of cognitive graphic image of the equivalents shaped in address space of a code matrix of a constant memory in automated system of operative diagnostics of a technical and functional condition of multipleparameter object for improvement is is offered metrological and technological efficiency due to automatic optimum control save of energy. Устройство оперативного анализа [1] относится к области структурного распознавания образов и может быть использованы в автоматизированных системах оперативной диагностики технического и функционального состояний многопараметрического объекта энергосбережения по данным измерительной информации. Известны устройства централизованного динамического контроля и анализа состояний многопараметрического объекта [2] на базе информационно-измерительной системы с кольцевой структурой последовательно включенных интерфейса ввода данных, ЭВМ, исполнительного преобразователя, измерительных преобразователей, средства отображения, функционирующих в соответствии с командами оператора или программы-диспетчера. Их недостатками являются низкая оперативность в выполнении команд и процедур, необходимых для оценки работы системы и ее коррекции, дорогостоящее программное и аппаратное обеспечение и сложность оперативной комплексной оценки поступающей информации. Устройства реализуют способ оперативного динамического анализа состояний многопараметрического объекта [3], заключающийся в измерении и оценке интегрального состояния многопараметрического объекта по графическому образу когнитивной матрицы, преобразовании результатов допусковой оценки разнородных динамических параметров в соответствующие информационные сигналы с обобщением по всему множеству параметров в заданном временном интервале и определении относительной величины и характера изменения интегрального состояния многопараметрического объекта. Недостатками известных решений являются низкая метрологическая и технологическая эффективность, а также отсутствие энергетической эффективности технологического оборудования с минимумом затрат энергии из-за невозможности автоматического принятия решений в масштабе реального времени, в том числе, реализации адаптивных управляющих воздействий по результатам анализа цветокодовой матрицы состояний исследуемого объекта с минимумом затрат энергии. Целью предлагаемого устройства является улучшение метрологи­ческой и технологической эффективности за счет автоматического оптимально­го управления энергосбережением, использующим для синтеза в масштабе реального времени энергосбе­регающих управляющих воздействий при любых изменениях состояний многопараметрического объекта в анализируемом диапазоне с заданной точностью синтезируемых воздействий, регламентируемых погреш­ностью образцовых сигналов. Поставленная цель достигается тем, что: устройство, в о т л и ч и и о т п р о т о т и п а дополнительно содержит постоянное запоминающее устройство и шифратор, соединенный по входам с выходом датчиков объекта, а по выходам – со старшими адресными разрядами постоянного запоминающего устройства, соединенного младшими адресными разрядами с выходами счетчика, а выходная шина постоянного запоминающего устройства связана с информационными входами цифро-аналогового преобразователя, управляющий вход которого соединен с управляющим информационным выходом устройства управления, управляющий тактовый выход которого связан с соответствующим входом генератора импульсов. Сущность работы устройства поясняет способ оперативного динамического анализа состояний многопараметрического объекта (см. рис. 1-4), заключающийся в измерении и оценке общего состояния объекта, информация о котором представлена в виде когнитивного графического образа эквивалентов оптимального управления {Ф}={L1*L2} (рис.1), формируемого по данным диагностической информации (рис.2, кривая z) с последующим синтезом энергосберегающих управляющих воздействий в масштабе реального времени (рис.3, кривая ). Рис. 1. Матрица множества состояний оптимально­го управления Результаты полного анализа процессов динамики оптимального управления объектом представляют в виде образов эквивалентов (рис.1), которые формируют в адресном пространстве кодовой матрицы постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) устройства. Этот образ находят априори из полного анализа процессов дина­мики оптимального управления объектом, описываемой моде­лью двойного апериодического звена с минимизируемым функционалом по затратам энергии. Использование когнитивного графического образа эквивалентов оптимального управления позволяет исключить процедуру анализа оптимального управления при динамическом анализе состояний многопараметрического объекта в реальном масштабе времени, тем самым значительно понизить требования к техническим средствам, реализующим управление. На рис. 4 представлена функциональная схема устройства, включающая в себя многопараметрический объект 1, блок управления 2, генератор импульсов 3, счетчик 4, ПЗУ 5, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 6, усилитель 7, шифратор 8, блок питания 9. ЦАП 6 подключен через усилитель 7 к исполнительным механизмам многопараметрического объекта 1. Управляющий выход допускового контроля многопараметрического объекта 1 соединен с управляющими входами режимов энергопотребления блока управления 2, его управляющий выход энергопотребления соединен с соответствующим входом блока питания 9. Рис. 2. Состояния многопараметрического объекта Рис. 3. Управляющее воздействие на объект Шифратор 8 соединен по входам с выходом датчиков многопараметрического объекта 1, а по выходам – со старшими адресными разрядами ПЗУ 5, соединенного младшими адресными разрядами с выходами счетчика 4. Выходная шина ПЗУ 5 связана с информационными входами ЦАП 6, управляющий вход которого соединен с управляющим информационным выходом блока управления 2, его тактовый выход связан с соответствующим входом генератора импульсов 3. Рис. 4. Функциональная схема устройства Устройство оперативного динамического анализа состояний многопараметрического объекта функционирует следующим образом. С управляющего выхода допускового контроля многопараметрического объекта 1 на управляющий вход режимов энергопотребления блока управления 2 подаются сигналы управления питанием схемы устройства, переводящие его в режимы “включено”, “выключено” или “ожидание”, а с управляющего выхода энергопотребления блока управления 2 на вход блока питания 9 подаются сигналы, соответствующие заданным режимам работы устройства – “включено”, “выключено” или “ожидание”. Блок питания 9 осуществляет питание всех функциональных блоков 1-8 устройства в соответствии с заданным режимом. “Включено” - питание подается на все блоки устройства, “выключено” - устройство обесточено, “ожидание” – осуществляется перевод устройства в режим малого энергопотребления, при котором функционирует только блок управления 2. В этом случае устройство способно выйти на рабочий режим значительно быстрее, чем из состояния “выключено”. С тактового выхода блока управления 2 на соответствующий вход генератора импульсов 3 поступает сигнал включения или отключения генератора импульсов 3, тактовые импульсы которого поступают на тактовый вход счетчика 4. С выходов датчиков многопараметрического объекта 1 на входы шифратора 8 подаются сигналы соответствующие массиву реквизитов (2) задачи оптимального управления. С выходов шифратора 8 кодовая последовательность, соответствующая массиву реквизитов подается на старшие адресные разряды An ПЗУ 5, представляющие собой адресную группу одной из семи зон I-VII когнитивного графического образа (рис. 1) областей оптимального управления. Каждой зоне соответствует определенный вид функции оптимального управления. Формирование сигнала оптимального управления многопараметри-ческим объектом 1 осуществляется путем перебора счетчиком 4 адресов младшей адресной группы Am ПЗУ 5, где записана функция оптимального управления, соответствующая выбранной зоне когнитивного графического образа (рис. 1) адресного пространства An. На выходной шине ПЗУ 5 формируются кодовые комбинации N(Am + An), соответствующие управляющему воздействию на многопараметрический объект 1, которые преобразуются в аналоговый сигнал ЦАП 6 и нормируются усилителем 7. В случае если оптимальное управление не найдено, т.е. координаты точки L=(L1, L2) не принадлежат ни одной из семи областей когнитивного графического образа (рис. 1), с управляющего информационного выхода блока управления 2 на управляющий вход ЦАП 6 подается сигнал, переключающий устройство в традиционный режим управления. Теоретические исследования и практические результаты показывают, что при оптимальном управлении уменьшение затрат энергии может достигать от 5 % до 40 % по сравнению с традиционно используемыми управляющими воздействиями [4]. Предлагаемое устройство оперативного динамического анализа состояний многопараметрического объекта позволяет упростить процедуру измерения и оценки общего состояния многопараметрического объекта за счет того, что сложная процедура анализа оптимального управления производится априори, в результате чего когнитивный графический образ эквивалентов оптимального управления записывается в адресном пространстве кодовой матрицы ПЗУ и не требуется его определение в процессе динамического анализа и управления, что в итоге повышает энергетическую и метрологическую эффективность на 36,85% и технологическую эффективность в 4 ÷ 100 раз. Литература 1. Патент (РФ) по заявке №2009123769/08 Способ и устройство оперативного динамического анализа состояний многопараметрического объекта/Е.И. Глинкин, М.Е. Глинкин и др.,G05B 19/408, положительное решение от 29.11.10 2. Теория автоматического управления/ Под ред. Ю.М. Соломенцева. -М.: Высшая школа, 2000.- С. 202-204. 3. Патент №2134897 (РФ), ПМК G05B 19/408, G 06 F 17/40, опубликован 1999.08.20. 4. Аджиев М.Э. Энергосберегающие технологии. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 64 с. Глинкин Михаил Евгеньевич, канд.. техн. наук, ассистент, Тамбовский государственный технический университет, ассистентт кафедры «Биомедицинская техника», 392000, г. Тамбов, Советская, 106, glinkinei@rambler.ru , тел.( 8-4752) раб. 63-56-20, дом. 72-79-72. Глинкин Евгений Иванович, док. техн. наук, профессор, Заслуженный изобретатель Российской Федерации, Тамбовский государственный технический университет, профессор кафедры «Биомедицинская техника», 392000, г. Тамбов, Советская, 106, glinkinei@rambler.ru , тел.( 8-4752) раб. 63-56-20, дом. 51-23-45. Скачать 77,13 Kb. оставить комментарий Дата 29.09.2011 Размер 77,13 Kb. Тип Документы, Образовательные материалы