Устройство для функционального контроля систем управления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКВДОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ., содержащее генератор импульсов, первый и второй аналого-цифровые преобразователи , блок вычитания, блок индикации и первый пороговый блок, выход которого подключен к входу блока индикации, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информационными входами устройства соответственно, первый выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности устройства , в него введены блок задержки, второй пороговый блок, ключ, блок деления, блок постоянной памяти, . регистры первой и второй групп, умножитель , умножители первой и второй групп, сумматор, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом умножителя и с информационным входом одного из регистров первой группы, выходы и информационные входы регистров первой группы соответственно соединены и подключены к первым входам умножителей первой группы, выход умножителя и выходы умножителей первой группы соединены с входами первого слагаемого сумматора, второй выход генератора импульсов соединен со стробирующими входами регистров первой и второй групп и с входом Чтение блока постоянной памяти, выходы которого подключены соответственно к вторым входам умножителя и умножителей первой группы и к первым входам умнояэ телей второй группы, выходы которых соединены с входами второго слагаемого сумматора, выход которого подклюkn чен к первому входу блока вычитания, к входу делителя блока деления, к входу второго порогового блока и к информационному входу одного регистра второй группы, выходы и входы регистров второй группы соответственно соединены и подключены к вторым входам умножителей второй группы , выход второго аналого-цифрового преобразователя через блок задержки соединен с вторым входом блока вычитания , выход которого подключен к входу делимого блока деления, выход которого соединен с входом первого порогового блока, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом ключа, коммутируемый вход которого является синхровходом устройства, а выход соединен с управляющим входом блока деления, объединённые входы Сброс регистров первой и второй групп являются входом Сброс устройства.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (II!

4(51) G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВУОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3676692/24-24 (22) 22.12.83 (46) 15.03.85. Бюл. ¹ 10 (72) Г.А.Буров и А.Ф.Крупнов (53) 68 1.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 634240, кл. G 05 В 23/02, 1978.

2. Авторское. свидетельство СССР

¹ 439790, кл. С 05 В 23/02, 1975 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ., содержащее генератор импульсов, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, блок вычитания, блок индикации и первый пороговый блок, выход которого подключен к входу блока индикации, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информационными входами устройства соответственно, первый выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок задержки, второй пороговый блок, ключ, блок деления, блок постоянной памяти, . регистры первой и второй групп, умножитель, умножители первой и второй групп, сумматор, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом умножителя и с информационным входом одного из регистров первой группы, выходы и ин. формационные входы регистров первой группы соответственно соединены и подключены к первым входам умножителей первой группы, выход умножителя и выходы умножителей первой группы соединены с входами первого слагаемого сумматора, второй выход генератора импульсов соединен со стробирующпми входами регистров первой и второй групп и с входом "Чтение" блока постоянной памяти, выходы которого подключены соответственно к вторым входам умножителя и умножителей .первой группы и к первым входам умножителей второй группы, выходы которых соединены с входами второго слагаемо"

ro сумматора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, к входу делителя блока деления, к входу второго порогового блока и к информационному входу одного регистра второй группы, выходы и входы регистров второй группы соответственно соединены и подключены к вторым входам умножителей второй группы, выход второго аналого-цифрового преобразователя через блок задержки соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого подключен к входу делимого блока деления, выход которого соединен с входом первого порогового блока, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом ключа, коммутируемый вход которого является синхровходом устройства, а выход соединен с управляющим входом блока деления, объединенные входы "Сброс" регистров первой и второй групп являются входом

"Сброс" устройства.

4 11453

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для функционального контроля линейных динамических систем, например систем управления летательных аппаратов в режиме их нормального функционировачия.

Известно устройство для функционального контроля систем управления, содержащее динамическую модель сис- 10

1 тем управления, блоки упреждения,сумматоры, контур компенсации рассогласования упрежденных значений сигналов модели и системы, содержащий ограничитель и интегратор С17.

В пороговом блоке производится сравнение величины рассогласования упрежденных значений сигналов системы управления и эталонной модели, которое обусловлено отклонением пара-2п метров системы, с предельным допустимым значением этой величины.

Недостаток этого устройства заключается в снижении точности в условиях действия помех, поскольку при этом 25 точность определения значений производных сигналов существенно понижается.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для функционального контроля систем управления, содержащее генератор импульсов, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, эталонную модель, блок вычитания, Ç5 ограничитель, интегратор, пороговый блок и блок индикации, выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго аналогоцифровых преобразователей, информа- 40 ционный вход первого аналого-цифрового преобразователя является первым входом устройства и подключен к входу контролируемой системы управления, выход которой соединен с информацион-45 ным входом второго аналого-цифрового преобразователя, являющимся вторым входом устройства, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с входом модели, выход которой подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго аналогоцифрового преобразователя, выход блока вычитания соединен с входами ограничителя и порогового блока, выход которого подключен к входу блока индикации. Выход ограничителя

23 1 соединен с входом интегратора, выход которого подключен к,третьему входу блока вычитания, замыкая тем самым

1 контур компенсации 523.

Недостатком этого устройства является невысокая точность устройства вследствие невозможности обнару1 жения медленных измеяений параметров

) контролируемой систеМы.

Цель изобретения -, повышение точности устройства °

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, блок вычитания, блок индикации и первый пороговый блок, выход. которого подключен к входу индикации, информационные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются первым и вторым информационными входами устройства соответственно, первый выход генератора импульсов соединен с тактовыми входами первого и второго аналог(5-цифровых преобразо1 вателей, введены блок задержки, второй пороговый блок, ключ, блок деления, блок постоянной памяти, регистры первой и второй групп, умножитель, умножители первой и второй групп, сумматоР. выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом умножителя и с информационным входом одного из регистров первой группы, выходы и информационные входы регистров первой группы соответственно соединены и подключены к первым входам .умножителей первой группы, выход умйожителя и выходы умножителей первой группы соединены с входами первоГо слагаемого сумматора, второй выход генератора импульсов соединен сф стробирующими входами регистров первой и второй групп и с входом "Чтение" блока по1 стоянной памяти, выхОды которого подключены соответственно к вторым входам умножителя и умножителей первой группы и к первым входам умножителей второй группы, выход которых соединен с входами второго слагаемого сумматора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, к входу делителя блока деления, к входу второго порогового блока и к информационному входу одного регистра второй группы, выходы и входы регистров второй группы соответственно соедине11453 ны и подключены к вторым входам умно(ителей второй группы, выход второго аналого-цифрового преобразователя через блок задержки соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого подключен к выходу делимого блока деления, выход которого соединен с входом первого порогового блока, выход второго порогового блока соединен с управляющим входом ключа, коммутируемый вход которого является синхровходом устройства, а выход соединен с управляющим входом блока деления,обьединенные входы

"Сброс" регистров первой и второй групп явялются входом "C6poc" устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

На схеме обозначены генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 аналого-цифровые преобразователи, блок 4 вычитания, блок 5 индикации, первый пороговый блок 6, блок 7 задержки, второй пороговый блок 8, ключ 9, блок 10 деления, блок 11 постоянной памяти, регистры первой 12 и второй 13 групп, умножитель 14, умножители первой 15 и второй 16 групп, сумматор 17 и контролируемая система 18 управления. 30

Устройство работает следующим образом.

При включении питания на вход

"Сброс" устройства поступает одиночный импульс, приводящий в исходное 35 состояние регистры первой 12 и второй 13 групп. С первого выхода генератора 1 импульсов на тактовые входы первого 2 и второго 3 аналого †цифровых преобразователей начинают посту- 40 пать тактовые импульсы. Текущие значения входного х((.) и выходного у((.) сигналов контролируемой системы управления преобразуются соответственно первым 5 и вторым 6 аналого- 45 цифровыми преобразователями в цифровую форму и представляют собой последовательность дискретных значений

x(iT) и у (iT), где i — номер такта, Т вЂ” период квантования, определяемый 50 частотой следования тактовых импульсов с генератора 1 импульсов. С второго выхода генератора 1 импульсов импульсы поступают на вход "Чтение" блока 11 постоянной памяти и на стро-55 бирующие входы регистров первой 12 и второй 13 групп, синхронизируя их работу. Для воспроизведения эталон23 4 ного сигнала, который должен быть на выходе контролируемой системы 18 управления, в дискретные моменты времени iT используется ее дискретный аналог, передаточная функция которого V(Z) определяется с помощью операции Z-преобразования

X., z

If(Z(=Z Р (Р,Z) W(P(% ° (1( р.Z (-

F = А (P) — (2)

Z оператор интерполяционного фильтра;

%(P) = .Ет,P . p.P - (s}

i=0 >=о передаточная функция эталонной контролируемой системы.

Коэффициенты о ; и р. в выражении (1) зависят от величины периода квантования Т, оператора интерполяционного фильтра и коэффициентов и р. передаточной функции контролиJ руемой системы.

Расчет коэффициентов о(; и для эталонной системы выполняется аналитически, их значения заносятся в блок 11 постоянной памяти.

В соответствии с (1) сигнал на выходе дискретного аналога контролируемой системы в момент времени пТ определяется соотношением

5 (1

)ý(nT I=X оi xt(n+S-1) Г1+ (— P.19 (((j)T3

Решение (4) при наличии накопленной информации о значениях x(iT) и у (jT) в предшествующие моменты

Э времени позволяет определять эталонное значение сигнала на выходе контролируемой системы управления в данный момент времени.

По каждому тактовому импульсу, поступающему с первого выхода генератора 1 импульсов, цифровой код входного сигнала контролируемой системы с выхода первого аналого-цифрового преобразователя 2 поступает на первый вход умножителя 14 и информационный вход одного регистра первой группы 12; по стробирующему импульсу, поступающему с второго выхода .генератора 1 импульсов, со всех регистров первой 12 и второй 13 групп

1145323 6 считывается хранящаяся информация в предшествующих значениях x(i Т) и у (3 Т), записывается на последующие регистры и поступает на первые входы умножителей первой 15 и вторые входы умножителей второй 16 групп; по команде того же стробирующего импульса с выходов блока 11 постоянной памяти поступают на вторые входы умножителя 14 и умножителей первой 10 группы 15 и на первые входы умножителей второй группы 16 значения о(, и р. соответственно. Результаты пере3 множения ol,. (х(т- )Т) с выходов умножителя 14 и умножителей первой груп- 15 пы 15 поступают на входы первого слагаемого суммматора 17, а значения

Р- у I(m-))Т) с выходов умножителей з а второй, группы 16 поступают на входы второго слагаемого сумматора 17, на 20 выходе которого оказывается определенным эталонное значение выходного сигнала контролируемой системы 18 у (m Т) в данный момент времени, з записываемое в один из регистров 25 второй группы 13.

Сразу после включения устройства регистры первой 12 и второй 13 групп обнуляются, поэтому в первый такт

ЗО работы сигнал на выходе сумматора 17 определяется лишь произведением значения входного сигнала x(mT) в данный момент на соответствующий коэффициент. 4» в следующий такт работы для вычисления у (m Т) используются а текущие значения x(m Т) и записанные . в одном из регистров первой группы 12 — значение х ((m — 1)Т1, в одном из регистров второй группы 13 — значение у> )(т — 1) Т). Результат на выхо40 де сумматора 17 определяется уже как сумма двух ненулевых значений, поступивших на входы первого слагаемого, и одного ненулевого значения, 45 поступившего на один из входов второго слагаемого сумматора 17. По мере поступления стробирующих импульсов с генератора 1 импульсов все регистры первой 12 и второй .13 групп оказываются заполненными кодами дис50 кретных значений x(iT) и у (1Т), определение значений у (mT) . осущества ляется с использованием всех составляющих первого и второго слагаемого в соотношении (4), Так как на вход

55 одного из.регистров первой группы 12 продолжают поступать коды дискретных значений x(iT) а на,вход одного из регистров второй группы 13 — значений у (Т), регистры первой 12 и второй 13 групп образуют в устройстве две стековые памяти, информация в которых постоянно обновляется. В ре-! зультате при работе устройства в каждый дискретный момент,,времени iT на выходе сумматора 17 определяется эталонное значение вьыодного сигнала контролируемой системы 18 y (iT), которое в блоке 4 вычитания сравнивается со значением реального выходно) го сигнала контролируемой системы 18 управления у (iT) в тот же момент времени, поступающим на вт рой вход блока 4 вычитания с выхода второго аналого-циФрового преобразователя 3 через блок 7 задержки. Блок. 7 задержки осуществляет задержку, сигнала v(i" T) на временной интервал и, затрачиваемый на вычисление соответствующего значения у (iT). С выхода блока 4 а вычитания величина рассогласования

Ay(i.-Т) поступает на ход делимого блока 10 деления, на фход делителя которого поступает значение у (iT)

Э для вычисления в дискретные моменты времени относительной, величины рассогласования у(т)-у (,т)

d .ó(iT) = у (iT)

Чтобы исключить некорректную операцию деления на нуль!и избежать появления больших погрешностей в определении Ру(Т) по (5), выходной сигнал сумматора 17 у;(iT) сравниваэ ется во втором пороговом блоке 8 с заданным значением у,„, и лишь ,а пор > в случае выполнения у.;.ловия э а и р * (6) с его выхода на управляющий вход ключа 9 поступает сигнал, открывающий ключ 9, который замыкает цепь синхровхода блока 10 дел ния, разрешая тем самым выполнение операции деления.

Вычисленное в блоке 10 деления

1 значение относительного рассогласования d y(iT) характеризует количественно величину отклонения параметров контролируемой системь 18 управления

1 от эталонных значений, Оно поступает на вход первого порогового блока 6, где сравнивается с допустимым значением 0 уpgq . Результат функционального контроля в виде сипнала об исправности или неисправности контролируе7 11453 мой системы 18 управления отражается на блоке 5 индикации.

В предлагаемом устройстве повьппение точности функционального контроля систем управления достигается в ре- 5 зультате исключения аналоговой модели контролируемой системы и контура компенсации параметры которых подверже) ны дрейфу. Использование дискретного аналога для определения эталонных значений на выходе контролируемой системы управления при соответствующем выборе периода квантования по времени входного сигнала Т обеспечивает более высокую точность функционального контроля.

В отличие от известных устройств контроль состояния систем управления

23 8 осуществляется не по абсолютной величине рассогласования реального и эталонного выходных сигналов сис. темы, а по относительной величине рассогласования а у(5). Эта величина несет информацию о количественных изменениях параметров контролируемой системы управления независимо от амплитуды входного сигнала. Кроме того, использование относительной величины рассогласования сигналов "у(-Т) позволяет производить функциональный контроль систем управления и интегрирующими свойствамн без применения контура компенсации, поскольку относительная величина оказывается ограниченной, 1145323

Составитель И. Алексеев

Техред Т.Дубиичак Корректор С.Шек ар

Редактор Л.Веселовская!

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1171/35 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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