Устройство для контроля и прогнозирования параметров переходного процесса
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (>11 4 С 06 F 15/46
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3876299/24-24 (22) 11.01.85 (46) 23.01.88. Бюл. М- 3 (72) А.И. Полоус и А.Н. Егоров (53) 621.396(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНОГО ПРО11ЕССА, содержащее вычислительный блок, у которого второй и третий информационные входы, а также первый, второй и третий информационные выходы связаны соответственно с выходом пятого ключа, с выходом блока измерения временных интервалов, с первым информационным входом блока памяти, с вторым входом блока индикации и с информационным входом четвертого ключа, управляющий вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом элемента задержки и с вторым информационным входом блока памяти, второй выход которого подключен к информационному входу пятого ключа, подсоединенного управляющим входом к первому выходу нормализатора и к синхронизирующему входу блока квантования, информационный вход которого соединен с входом устройства, выход объекта контроля которого связан с выходом генератора возмущающего сигнала, синхронизирующий вход и вход запуска которого соединен соответственно с объединенными выхо»пм делителя частоты, входом нормализатора, входом элемента задержки, измерительным входом блока измерения временных интервалов и с первым выходом элемента задержки, связанного вторым выходом с измерительным входом блока измерения временных интервалов, второй выход нормализатора подсоеди„„SU„„1368893 A 1 нен к первому входу блока индикации, а выход генератора тактовых импульсов связан с входом делителя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет прогнозирования дрейфа параметров переходного процесса, устройство содержит блок долговременной памяти и идентификатор модели, состоящий из двух тождественных по структуре каналов — канала формирования модели дрейфа величины перерегулирования и канала формирования модели дрейфа времени установления объекта контроля и содержащий три элемента вычитания, два элемента деления, два элемента умножения, четыре ключа, два элемента сравнения и сумматор, у которого первый, второй, третий входы, а также выход соединены соответственно с выходом четвертого ключа, с объединенными выходами второго и третьего ключа, с первым входом третьего элемента вычитания и с объединенным первым информационным входом канала формирования модели дрейфа величины перерегулирования и первым информационным входом блока долговременной памяти, у которого выходы с первого по девятый, а также второй информационный и тактовый входы связаны соответственно через первый нормально разомкнутый контакт . двухпозиционного переключателя с первым информационным входом вычислительного блока, с первым входом третьего элемента вычитания, с объединенными вторыми входами первого и третьего элементов вычитания, с первым входом первого элемента вычитания, с вторым входом второго блока деления, d m
С
dt I
n(t) = С + С С (2) то
n(t +, )-и (<
<+ 1
t;) 6п< (3) 4t (4) n(t) = С+ C <т< n(t) = < С; t, (1) 4n, — 4п, -< С = (--- ----)Ю 4t bt 6п, -urn< — — (5) д1 n(t) = С + C 25 измерения парамет- то С< и С определяются как и ранее, а dn С, -- — скорость dt ра, 1368 с вторым входом первого блока деления, с вторым входом второго блока умножения, с вторым входом первого блока умножения, с объединенными установочными входами первого и второго элементов сравнения, с выходом блока памяти через второй нормально разомкнутый контакт двухпозиционного переключателя — с выходом делителя частоты, информационный выход блока квантования через первый нормально замкнутый контакт двухпозиционного переключателя соединен с первым информационным входом вычислительного блока, выход первого элемента вычитания связан с первым входом второго элемента вычитания, выход и второй вход которого подключен соответственно через первый блок деления к первому входу блока умножения и через второй блок деления к первому входу второго блока умножения, подсоединенного выходом к информационному входу первого элеИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля динамических объектов для контроля и прогнозирования происходящих в них переходных процессов. Цель изобретения — повьппение достоверности контроля за счет прогнозирования дрейфа параметров переходного процесса. Принцип работы устройства основан на том, что динамику дрейфа одного иэ параметров переходного процесса во времени n(t) можно представить полиноминальной моделью m-го порядка где С, — результат контроля без прогнозирования (статическое значение параметра n(t,) С ), 893 мента сравнения и к объединенным информационным входам второго и третьего ключей, управляющие входы которых соединенй соответственно с первым и вторым выходами первого элемента сравнения, выход первого элемента умножения связан с информационным входом первого ключа, управляющий вход и выход которого подключены соответ- ственно к второму выходу первого элемента сравнения и к объединенным информационному входу второго элемента сравнения и информационному входу четвертого ключа, управляющий вход которого подсоединен к первому выходу второго элемента сравнения, второй выход которого связан с третьим входом блока индикации, десятые выходы блока долговременной памяти подключены к соответствующим входам канала формирования модели дрейфа величины перерегулирования, выходкоторого соединен счетвертьи входом блока индикации. Если модель линейная (m=1), т.е. Если модель квадратическая (в=2), т.е. 1 то С, определяется как и ранее, а Если модель кубическая (m=3), т.е 1368893 (dn -dn7 ъ 1 7 Ьп - 2Ьп7 — п, Ьп С t (8) (Со+ С» Т»» ) С»»- «»» (Co+ C» T»»ð+ Cz T»»р ) (Co+C»T»»p ) (»j (1О) где (— заданная погрешность идентификации. .При невыполнении очередного нер»авенства, например, (11), процедура идентиАикации завершается и принимается модель, используемая на этом шаге, в данном случае (10), т.е. квадратическая. Значе) ию прогноэированного на момент T параметра переходного процесса соответствует величине В данном устройстве реализуется обратная задача прогноза, т.е. определяется значение параметра за заданное время Т„ и, тем самым, либо подтверждается достоверность решения о работоспособности динамической системы по результатам контроля, в случае невыхода результата (2), (4), (6) эа допуск, либо определяется "запас" работоспособности путем уменьшения Процедура вычисления коэффициентов динамических моделей (2), (4), (6) С, состоит из элементарньж операций вычитания результатов статического контроля в настоящий и предшествующий моменты времени и деления этой разности на промежуток времени между моментами получения результатов, т.е. из операций, используемых в известном устройстве, и идентификации модели (1) с реальным процессом дрейфа параметров во времени, (определения величины m). Для этого по заданному интервалу прогноза t=T вычисляются выражения (2), (4), (6) и на каждом этапе вычислений сравниваются настоящий и предыдущий результаты в соответствии с формулами Т„р до величины, обеспечивающей вхождение (2), (4), (6) в допуски. На Аиг.1 приведена схема, поясняющая работу устройства, на Аиг.? идентиАикатор модели, содержагв»й два аналогичных по структуре канала (на схеме раскрыта структура канала Аормирования модели дрейАа времени уста10 новления объектов контроля Т), на фиг.3 — блок управления. Устройство содержит блок 4 квантования, вычислительный блок 2, блок 3 памяти, блок 4 долговременной памя1 15 ти, двухпозиционный переключатель 5, блок 6 измерения временных интервалов, блок 7 управления, блок 8 индикации, идентификатор модели 9, генератор 10 возмущающего сигнала, де20 литель 11 частоты и генератор 12 тактовых импульсов. Идентификатор модели (блок 9) включает первый 13, второй 14 и третий 15 элементы вычитания, первый 16 Z5 и второй 17 элементы деления, первый 18 и второй 19 элементы умножения, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 ключи, первый 24 и второй 25 элементы сравнения, сумматор 30 26 и канал 2/ формирования модели дрейфа величины перерегулирования. Блок 7 управления содержит. четвертый 28 и пятый 29 ключи, элемент 30 задержки и нормалиэатор 31. 35 Ус1роиство производит контроль и прогноз двух параметров переходного процесса: времени установления объекта контроля (Т) и величины перерегулирования 2 40 После запуска генератора 12 с выхода делителя 11 частоты подаются синхроимпульсы, которые после задержки элемента 30 поступают на вход запуска генератора 10 и на измеритель45 ный вход блока 6. Сигнал с выхода генератора 10 синхронизируемого сигналом с выхода делителя 11 частоты, подается на вход объекта контроля, вызывая в последнем переходный процесс. 50 Функция переходного процесса, содержащая информацию о техническом состоянии объекта контроля, в виде ненепрерывного сигнала подается на информационный вход блока 1, на синхроr5 вход которого с выхода нормализатора 31 подаются синхроимпульсы, обеспечн вающие его работу. С выхода блока 1 проквантованная функция переходного процесса поступает на первый информагде Р— максимальное квантованное значение параметра объекта контроля. После определения Т и",н блоке 2 25 происходит проверки неравенств (14) Т Тма с (15) 30 где Т и . — соответственно макмакс макс симально допустимое время переходного процесса и максимальное значение перерегулирования (допуски на параметры Т и, переходного процесса). Если неравенства (14) и (15) справедливы, то с блока 2 через блок 3 вывыдаются информационные сигналы на запись результатов контроля в блок 4. Одновременно результаты контроля из блока 4 вэводятся н идентификатор 9, который осуществляет процесс идентификации динамической модели параметров (1) . Первый информационный вход блока 2 отключается переключателем 5 от выхода блока 1 и подключается к первому выходу блока 4, на второй информационный вход которого с блока 3 поспоступает информация о результатах вычислений, полученных без уточнения достоверности результатов контроля, Идентификация модели происходит следующим образом. Значения вычисленных во время статического контроля параметров Т(1;), T(t;„) и, (t; ),; (;„, ) в случае 5 13688 ционный вход блока 2, на второй информационный вход которого иэ блока 7 поступают сигналы о константах, необходимых для вычислений, а из блока 6 подается сигнал. о значении интервала квантования, необходимый для определения длительности переходного процесса. Из блока 2 н блок 7 поступают результаты сравнения вычисленных интервалон времени с допусками, которые затем подаются на второй вход блока 3. Кроме того, с первого выхода блока 2 на блок 3 и со второго выхода блока 2 на блок 8 подаются текущие результаты сравнения для запоминания и индикации результатов сраннения. Величина перерегулиронания также вычисляется в блоке 2 как 2 = Р— Г 20 93 6 линейной модели (2) или T(t ), T(t ) T(t„, ) (t;), 2(„, ), 2 (t„, ) в случае, квадратической модели (4), или T(t; ), T(t;+i ), T(t „, ), T(t i+> ), и (t; ), 2: (t„), K(t;„), (t„,) н случае кубической модели (6) подаются из блока 4 по тактирующим сигналам, поступающим из блока 11 в идентификатор модели 9, где элементами 13, 14, 15 вычисляются первые, вторые, третьи соответственно числители выражений (3), (5), (7) разности параметров. Б практически важных случаях вычисление эаканчинается на третьих разностях, так как в пределах периода контроля модель динамики процессов, связанных со старением, имеет степень не выше второй. Полученные разности делятся в элементах 16 и 17 на интервал времени между измерениями t и умножаются элементами 18 и 19 на интервалы прогноза Т„ в соответствии с выражениями (2), (4),(6) . В процессе вычислений элементами 24 и 25 проверяется выполнение соотношений (9), (10) . Значение прогнозированных на момент Т„ параметрон вычисляются в рассматриваемом случае квадратической модели н соответствии с формулой (12), полученные результаты записываются в блок 4 и с него поступают н блок 2, где внонь сравниваются с допусками по формулам (14) и (15) . Если неравенства (14) и (15) выполняются, то принимается окончательное решение о годности объекта контроля, кроме того, блок 8 осуществляет индикацию величин Т и . Если же неравенства 2 (14) и (15) не выполняются, то результат контроля является недостоверным. Техническим эффектом изобретения является повьппение достоверности контроля за счет прогнозирования изменения параметров переходного процесса но времени. Положительный эффект заключается в уменьшении количества операций контроля, снижении трудозатрат и высвобождении обслуживающего персонала для выполнения своих основных функциональных обязанностей, а также снижение времени простоя аппаратуры. 1368893 Фиг.2 1368893 Составитель С. Демиденко Техред И.Ходанич Корректор О. Кундрик Редактор С. Патрушева Заказ 29//51 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
