Устройство для определения области устойчивой работы технических объектов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть.использовано при оценкеустойчивости исправного функционирования технических объектов. Повьппёние быстродействия достигается сокращением избыточных шагов определения границы области ра.- ботоспособности G по правилу выбора функций переключения f(+uX l), f(-dX f), f(-дХ), (Xi, Xj - координата отображающей точки), учитывающему сигналу: Z (Z) - наличие (отсутствие) петли , ((f) -. нахождение отображающей точки в (вне) области устойчивой работы, Tfj - наличие в области устойчивости первой точки. В блак памяти вводятся координаты первой точки , , Xg.R , принадлежащей области устойчивой работы , в результате чего логический блок формирует команду . Узел переключения направления, в зависимости от информации счетчиков и состояния отображаемой точки на предьщущем шаге определения границы G, формирует команду на изменение направления ее обхода Z. Блок коррекции параметров реализует правил о выбора очередного шага на основе значения переменных Tf, , Z и f . При выполнении условия Xyj, Хгр . ХаЛ (X/i ХгД - текущие координаты отображающей трчки) блок памяти вырабатьшает ко- . манду об окончании процесса поиска граничных точек 4 ил. i СЛ к 4 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 С 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3775288/24-24 (22) 30.07.84 (46) 30.06.86. Бюл. Р 24 (72) С.Ф.Теслюк и Н.И.Атаманенко (53) 681 ° 325, (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

|(- 3723121, кл. G 05.В 23/02, G 06 F 15/46, 1984.

Авторское .свидетельство СССР

Ф 551614, кл..G 05 В 23/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЛАСТИ УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при оценке устойчивости исправного функционирования технических объектов. Повышение быстродействия достигается сокращением избыточных .шагов определения границы области работоспособности С по правилу выбора функций переключения Е(+ Х(), f(-ЬХ(), f(-аХ2), (Х, Х2 — координата отобра-

„„80„„1241197 A 1 жающей точки), учитывающему сигналу:

Z (Z) - наличие (отсутствие) "петли", 3 (F) †.нахождение отображающей точки в (вне) области устойчивой работы, Тл — наличие в области устойчивости первой точки. В блак памяти вводятся координаты первой точки Х, Х, принадлежащей области устойчивой работы, в результате чего логический блок формирует команду (. Узел переключения направления, в зависимости от информации счетчиков и состояния отображаемой точки на предыдущем шаге определения границы G формирует команду на изменение направления ее обхода Z. Блок коррекции параметров реализует правило выбора очередного шага на основе значения переменных T>, Z и )" . При выполнении условия Х(= Х(), Х р =. Хг3„ (Хл",, Хд7| — текущие координаты отображающей точки) блок памяти вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничных точек. 4 ил.

1241197

Изобретение относится к вычисли- * тельной технике и может быть использовано при оценке устойчивости исправного функционирования технических объектов.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет сокращения избыточных шагов определения границы области работоспособности,.

Сущность изобретения состоит в том,,что время, необходимое для определения границы области устойчивой работы технического объекта, сокра-, щается за счет изменения диаграммы. выбора очередных шагов на том участке искомой границы, где образуются

"петли". Реализуются лишь одиночные

"петли", последующие устраняются за счет изменения направления обхода границы. По сравнению со временем,. затрачиваемым в прототипе на опредепение искомой границы

8 т = IIt + L,t + tiM4S + X M4(niГ4

- 1)) = t)II + L + M4S + M C(n(.

1Ц, "=4 (1 ) где П вЂ” количество шагов, при кото-. рых происходит определение координат на тех участках границы устойчивой работы, 2) И где не образуются петли — количество шагов, которые делаются с целью удаления на равные расстояния от предыдущего шага;

M — количество шагов, выполняемых

J при образовании "петли" (j

1,2, М4 = 4 в случае первой или Одиночной пхзTJIH и

М = 3 для последующих "петель"), S — количество участков границы,. на которых образуются "петли", n — количество "петель" íà i-м ( участке границы, t — - время, затраченное на переключение устройства для выл полнения очередного шага и вычисления функции устойчивости аналогичное время для данного устройства

2 = (П + L + M„S + 3,2) (2) сокращается, таким образом, на

S (n). — 1)> 3 ° S

4 где 1 ицн и Yj м()кс- соответственно минимальное и максимальное допустимые значения j-ro (3

1, in) выходного параметра.

Й и, кроме того, в М, с (и) — 1) /3 S (.= 1 раз за счет уменьшения количества . вершин, в которых производилось вычисление и проверка функции устойчиBOCTH,î

На фиг..1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 - блок коррекции параметров, на фиг. 3 — узел переключения направлений", на фиг.4— график процесса построения области

15 устойчивой работы.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 реверсивные, счетчики, счетчик 3, блок индикации 4, блок 5 па1 мяти, блок 6 задания уставок, блок 7 коррекции параметров, узел 8 переключения направлений, логический блок

9, первый 10, второй 11, третий 12 и че гвертый 13 элементы ИЛИ.

Блок 7 коррекции параметров содержиь первый 14, второй 15, третий.

16, четвертый 17, пятый 18 и.шестой

19 элементы ИЛИ, регистр. 20, триггер

21, первый 22, второй 23 и третий. 24 элементы И, элемент 25 дифференцирования, первый 26 и второй 27 дешиф- раторы.

Узел .8 переключения направления включает первые 28 -28п), вторые 294-

29 ), третий 30 и четвертыи 31 регистры сдвига, .первый 32, второй 33 и третий 34 элементы И, первый 35 и второй 36 ш-канальные элементы срав.нения (ш = log,n — коэффициент пере-. счета счетчиков 1 и 2), элемент 37

4О задержки и элемент 38 ИЛИ.

Логический блок 9 включает элемент. 94 вычисления функции устойчивости и элемент 9, сравнения.

Принцип работы устройства заклю45 чается в вычислении функции устойчивости

Т„= )) (Х, Х,, Х,), j,: 1,m (3) и проверке условий устойчивой работы

50 х „„„< х„ -1„(х„х,, х,)c х„ (4) 124

Данные функции выполняет блок 9. Информация в виде цифрового кода поступает на вход элемента 9 со счетчиком

1, 2 и 3. Результатом вычисления являются выходные сигналы элемента 9 — отображающая точка в области устойчивости С,,(" — отображающая точка вне области устойчивости G:

Счетчики 1 и 2 предназначены для 1р задания начальных значений первичных параметров

Х смак, Х2,(. = Х2м(ц (5) и формирования текущей координаты отображающей точки Х =.(Х1Д„ X23).

Область изменения первичных параметров Х х и Х, определяется неравенствами

Х „„„«X4 «(Х 1,.„„, X g ygp

«< Х макс, (6) Блок .6 предназначен для проверки ;условия

Х -< Хе м(:(кс. (7) Х4() = X4$ Х . = Х, (8) то блок 5 вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничных точек.

Блок 4 предназначен для регистрации и индикации граничных точек, принадлежащих области устойчивости G.

Блок 8 предназначен для выявления

"петли". Он вырабатывает команду на 50 изменение направления обхода границы .устойчивости G а также выдает состояние отображающей точки на предыдущем шаге определения границы области G. 55

Блок 7 предназначен для выбора шагов изменений параметров /X u

1Х с определенным знаком на каждом

Если условие (7) выполняется, то выходной сигнал блока 6 равен нулю,в противном случае — на выходе данно-.

1го блока появится сигнал, который подается на вход установки в исходное состояние счетчика 2 и на вычитающий вход счетчика 1.

Блок 5 предназначен для запоминайия координаты первой точки R (Х1р,, XBg), принадлежащей области устойчи- 35 вости и сравнения ее с текущими координатами отображающей точки Х = — (Х, ХД) Q G. Если выполняется условие

1 197 этапе поиска граничных точек. Выбор очередного шага определяется нахож дением отображающей точки вне или внутри области G при предыдущем шаге, наличием "петли", а также тем, найдена ли первая точка, принадлежащая области G., или нет. Выбор очередного шага производится по правилу / /

f g+4X,) = Z. f (-дх,)Vfj-f (+вХ„)

ЧХ" 1. (-aX,)) Z.ТпЯФТп

/ I

f (-ьХ,) = Zf (+nX,)V(pf (-IIX„)

Х(=((+ЬХ„)) г т„, f (+ЬХ ) = Zf (aX<)VL() f (-ьХ,)

VPf. (+aX )). Z Т, I

f (-ьХ„) = 2 ° f (+ЬХ, )Н(Ь"К (+ЬХ ) (Ы 2) Z,Òèэ где f (+4Х,), f (-дХ,), f (+ЛХЛ), f (-АХИ вЂ” функции переключения на выполнение очередного шага по координатам Х, и Х 1, f (+дХ,), f (-ЬХ,), f (+ОХИ), f (-дХ вЂ” функции переключения по коl ординатам Х и Х,ь на предьдущем шаге, Z (Z) — сигнал. наличия (отсутст-. вия) "петли" при определении границы области устойчивой работы, (-) — сигнал о нахождении отоб-. ражающей точки в (вне) области устойчивой работы, поступающий с элемен:та 9

Тп — сигнал о нахождении первой кочки, принадлежащей области устойчивости.

Так, очередной шаг +дХ будет выполнен, если на предыдущем шаге произошло одно из следующих измерений параметра:

-6Х и имеется сигнал об образовании петли" независимо от того, где находится отображающая точка, внутри или вне области С, или

+4Х(и отсутствует сигнал об образовании "петли", а отображающая точка находится в области устойчивости G; или

-AXE — сигнал об образовании "петли" отсутствует и отображающая точка находится вне области G; или идет .процесс поиска первой точки, принадлежащей области G.

Устройство работает следук)щим образом.

1241197

Вначале матричным способом определяют координаты первой принадлежащей области G точки R. Для этого в счетчики 1 и 2 вводят координаты исходной точки, равные соответственно

Х и = Х1максэ Х = Х2 мин

Содержимое счетчика 3 равно ну ею. В блок 6 вводят число, равное .Х2 мак 10

Затем выходные сигналы реверсивных .счетчиков 1, 2 и счетчика 3 подаются на соответствующие входы элемента 9 и узла 8. В данном узле информация со счетчика 1 поразрядно поступает на входы регистров,28А -28> и на элемент 35, а информация счетчика 2— на входы регистров 29 -29п1н элемент

36 ° Поскольку в регистрах информация отсутствует,на выходе элементов 35 20 и 36 будут нулевые сигналы, а следовательно, и на третьем выходе, узла

8 сигнал Z = О.

Если при Х1 = Х1мокq Х = Х2.мцн и Х, = О отображающая точка находит- 25 ся вне области устойчивости G, то на .втором выходе элемента 92 появится сигнал, который поступает на третий вход узла 8 и через элемент

ИЛИ 13 поступает на второй вход блока 7.

В узле 8 по сигналу ф, прошедшему элемент 38 ИЛЙ и поступившему на управляющие входы регистров 28-31, произойдет занесение в регистры 28 -28wg5 значения счетчика 1, в регистры 29 —

29111 в счетчика 2, а в регистры 31 значения сигнала

B блоке 7 сигнал поступает на второй вход элемента 24 И на первый 10 вход которого подается единичный сигнал с инверсного выхода триггера

21. В момент совпадения сигналов на входах элемента 24 И на выходе его появится сигнал, который, пройдя 45 элемент 19 ИЛИ, поступает на суммирующий вход счетчика 2, где запишется число

X2 = X2 pe h Х2.

В счетчике 1 сохранится прежнее число Х = Х макс °

Сигналы с выходов счетчиков 1 и 2 поступают снова на входы узла 8 и элемента 91, на третий вход которого 55 подается число Х = О. В узле 8 сигналы Х и Х поступают на входы регистров 281-28, 29 -29 и элементов 35 и 36. Так .как в первых разрядах регистров 28 -28п1 и 29 -29 п записаны числа Х .1 и Х, а в остальных — нули, то на выходах элементов

35 и 36 будут нулевые сигналы и сигнал Z -= -0 на выходе узла 8. Элемент

9 проверяет справедливость неравенз ства (4). Если оно не выполняется, то на втором выходе элемента 92 опять появится сигнал ", который в регистрах 28 -28, 29 1-29> узла 8 сдвинет на один разряд числа Х и Х, В освободившиеся разряды запишутся числа Х1 и Xgp. В регистре 31 значе-. ния будут записаны в первом и во втором разрядах. В момент, появления сигнала - на втором входе элемента 24 И на его вы ходе появится сигнал, который, пройдя элемент 19 ИЛИ, поступает. на сум-. мирующий вход счетчика 2, где запишется число

XPy = Х2, + hX

Цикл поиска первой граничной точки, принадлежащей области устойчивости

G повторится.

При Х, = Х, щ кс на выходе блока 6 появится сигнал, поступающий на вход установки в исходное состояние счетчика 2 и на вычитающий,вход счетчика 1, в которых запишутся числа

Х = Химок bQ Х = Ха мин °

Затем цикл определения первой точки, принадлежащей области устойчивости

G, повторится.

После выполнения четвертого и последующих щагов на обоих входах элемента 35 будет присутствовать сигнал Х = Х макс. На выходе его появится сигнал, поступающий на первый вход элемента 36. Сигнал на выходе элемейта 36 отсутствует, поскольку при каждом шаге происходит изменение

Х, до значения Х = Хгма с, На выходе элемента 32 И сигнал Е =. О.

Если при очередном шаге отображающая точка перешла в область устойчивости G (точка R на фиг. 4), то сигнал появится на первом выходе элемента 9,. По сигналу " координаты

Х и Х фиксируются в блоке 4, в регистрах 28 -28щ и 29,<-29 произойдет сдвиг хранимой информации, а в освободившиеся разряды запишутся числа Х, и Хщ . В первый разряд ре1241197 гистра 30 запишется сигнал, а в регистре 31 произойдет только сдвиг значений без занесения. На выходе элемента 35 присутствует ненулевой

5 сигнал, а на выходах элементов 36 и

32 — нуль. Сигнал ", пройдя элемент

12 ИЛИ, подается на второй вход элемента 22 И. В момент совпадения сигналов на входах элемента. 22 И на

его выходе, появится сигнал, поступающий на вход последовательного приема регистра 20. На первый управляющий вход регистра 20 и вход ус( тановки в единичное состояние- триг5 гера 21 подается сигнал,: по заднему спаду которого произойдет занесение сигнала в первый разряд регистра 20. Триггер 21 установится в . единичное состояние. Выходной потен- - 2О

" циал триггера 21, изменяющийся скачком от 0 до. величины U, подается на элемент 25. Положительный выходной сигнал элемента 25 подается на третий вход блока 5. Выходной сигнал с второго выхода блока 7 подается на вычитающий вход счетчика 1, где запишется число Х4р, = Х4Ц, — Х . Затем Процесс определения граничных точек продолжается аналогично. При этом. переход от одной точки к другой определяется местом нахождения отоб. ражающей точки на предыдущем этапе определения границы, а также тем, образовалась ли "петля" или нет, т.е. сигналом Z. Если при определе35 нии граничных точек образовалась

"петля" (точка Я на фиг. 4), т.е. отображающая точка вернулась в точку, ранее исследованную, то на входах элементов 35 и 36 будут присутствовать сигналы Х1 и Xqg, и на выходах регистров 28 -28щ и 294 -29 сигналы Х 1 и Хг((. На выходах элементов 35 и 36 появятся единичные.

45 сигналы, которые поступают на элемент 32 И. На выходе элемента 30 также. появится сигнал Z = 1, который

l закрывает элемент 9 на время L определяемое временем переключения блока 7. При этом вычисление функции устойчивости и проверка условий (4) производиться не будет.

Выходной сигнал элемента 32 И подается на стробирующий вход дешифра- 55 тора 27, открывая его, и на второй вход элемента 18 ИЛИ . Сигнал с третьего разряда регистра 20 поступает на входы дешифраторов 26 и 27. В момент прихода сигнала Z на стробирующий вход дешифратора 27 на четвертом его

% выходе появится сигнал, поступающий через элемент 14 ИЛИ на первый вход параллельного приема регистра 20.

Сигнал с выхода элемента 18 ИЛИ поступает на второй управляющий вход регистра 20, по которому в первый разряд данного регистра занесется единичный сигнал. Он подается на вычитающий вход счетчика 1, в котором запишется число Х = Х ц — ь Х4 . Выходной сигнал Z элемента 32 И поступает на первые входы элементов 33 и 34 И, на вторые входы которых подаются сигналы с выходов регистров

30 и 31. Поскольку предыдущая отображающая точка находилась в области устойчивости G на выходе регистра

30 имеется единичный сигнал. В момент совпадения. сигналов на входе элемента 33 на его выходе появится сигнал, поступающий на первый управляющий вход регистра 20. Единичный сигнал, из первого разряда перепишется во второй. На.вычитающий вход счетчика

2 поступает информация для записи . числа Х, = Х ц — дХ,.

Задержанный на время Y элементом

37 сигнал Z подается на пятый вход элемента 9, открывая его.

Как только отображающая точка перейдет снова в точку R, сигналом с блока 5 счетчики 1 и 2, блок 7 и узел

8 установятся в исходные состояния.

В счетчик 3 запишется новое число

Х = Щ, . Устройство будет подготовлено к новому циклу определения границы области устойчивости. Цикл определения границы области устойчивости при другом значении Х, аналогичен.

Положительный эффект заключается в повышении коэффициента полезного действия устройства, поскольку сокращаются шаги, не несущие полезной информации о наличии граничных точек.

За счет изменения направления обхода исключаются шаги определения области устойчивости, при которых образовывались "петли". Кроме того, применение устройства позволяет расширить класс объектов, для которых можно определить границу области устойчивости, уменьшить погрешность в точности определения границы области устойчивости технических объектов за счет умень124119 7

10 шения величины шага йХ при сохранении быстродействия.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для определения облас-. ти устойчивой работы технических объектов, содержащее счетчик и блок задания уставок, .выход которого соединен через первый элемент ИЛИ с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого связан с первыми информационными входами

15 блока памяти, элемента .вычисления функции устойчивости и блока индикации, выход блока задания уставок связан через второй элемент ИЛИ с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, выходом подключенного к входу блока задания уставок и к вторым информационным входам блока памяти, элемента вычисления функции устойчивости и блока индикации, выход счетчика подсоединен к четвертому информационному входу блока индикации и третьему информационному входу .элемента вычисления функции устойчивости, выходом подключенного к входу элемента сравнения, первый выход которого связан с .третьим информационным входом блока индикации, выход . блока памяти соединен со счетным входом счетчика, входом установки в

35 исходное состояние первого реверсивного счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

40 быстродействия устройства, в него введены третий и четвертый элементы

ИЛИ, узел переключения направлений и блок коррекции, содержащий два дешифратора, шесть элементов ИЛИ, элемент дифференцирования, три элемен45 та И, триггер и регистр, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу установки в единичное состояние триггера, первому управляющему входу регистра и к второму входу перво50

ro элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ связан со стробирующим входом первого дешифратора, первым входом пятого элемента ИЛИ и с вторыми входами второго и третьего эле- 55 ментов И, выход блока памяти иодсоединен к входу установки в исходное состояние регистра и к входу установки:в нулевое состояние триггера, единичный выход которого через элемент дифференцирования соединен с третьим информационным входом блока памяти, а нулевой выход триггера — с первыми входами первого и третьего элементов И,,выходы разрядов регистра с первого по четвертый соединены соответственно с входами с первого по четвертый, первого и второго дешифраторов, выход четвертого разряда регистра, кроме того, соединен с третьим входом первого. элемента ИЛИ блока коррекции и с первым входом второго элемента И, связанного выходом с первым входом шестого элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И, выходы первого дешифратора .с первого по четвертый связаны с первыми входами соответственно четвертого, первого., второго и .третьего элементов ИЛИ блока коррекции, выходы второго дешифратора с первого по четвертый подключены к вторым входам соответственио третьего, четвертого, первого и второго элементов ИЛИ блока коррекции, .выходы элементов ИЛИ блока коррекции с первого по четвертый соединены с входами параллельного занесения регистра соответственно с первого по четвертый, выход первого элемента И связан с входом последова- . тельного занесения регистра, выход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым управляющим входом регистра, выходы которого с первого по третий связаны . соответственно с вторым входом пер- вого элемента ИЛИ, с вычитающим входом второго реверсивного счетчика и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход шестОго элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, узел переключения направлений содержит m первых, m вторых, третий и четвертый. регистры сдвига, два m-канальных элемента сравнения, три элемента

И, элемент ИЛИ и элемент задержки, выходом и входом соединенный соответственно с вторым командным входом элемента вычисления функции устойчивости и с первыми входами второго и третьего элементов И узла, подключенными также к выходу первого элемента

И узла, стробирующему входу второго дешифратора, второму входу пятого элемента ИЛИ и к первому командному

1241197 входу элемента вычисления функции устойчивости, выходы разрядов первого реверсивного счетчика соединены с входами последовательной записи соот5 ветствующих первых регистров сдвига и первыми входами соответствующих каналов первого m-канального элемента сравнения, выход и вторые входы каналов которого подключены соответственно к,первому входу первого элемента И узла и старшим разрядам соот-. ветствующих первых регистров сдвига, выходы разрядов второго реверсивного счетчика соединены с входами поср ° ледовательной записи соответствующих вторых регистров сдвига и с первыми входами соответствующих каналов второго m-канального элемента сравнения, выход и вторые входы каналов которого подключены соответственно к второму входу первого элемента И узла и старшим разрядам соответствующих вторых регистров сдвига, второй выход элемента сравнения связан с вторым входом четвертого элемента И, вторым входомэлемента ИЛИузла и входом последовательной записи четвертого регистра сдвига, выход и вход установки в исходное состояние которого связаны соответственно с вторым входом третьего элемента И. узла и с выходом блока памяти, подключенным также к входам установки в исходное состояние первых,. вторых и третьего регистров сдвига, первый выход элемента сравнения подсоединен к второму входу третьего элемента ИЛИ, через элемент ИЛИ узла — к управляющим входам всех регистров сдвига и входу последовательной записи третьего регистра сдвига, выходом через.второй элемент И узла соединенного с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего элемента И узла связан с первым входом четвертого элемента

ИЛИ.

124) 197

124I)97 фиг. 3

AT Рюи

ХГ акс

Х7РйР(с 2иин

Редактор M.Áàíäóðà Гираж 836 ., Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3487/42

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Х1 Мин

ХГРЙ7и

Х1eua

LZЮМ

Составитель С.Демиденко

Tezpep Л.олейник Корректор Г.Решетник