Многоканальное телеметрическое устройство контроля

 

Изобретение относится к инфор.мационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированны.х системах контроля и управления различного назначения при передаче и обработке информации о состоянии рассредоточенных по площади сложных конструкций и сооружений Цель изобретения - повышение быстродействия устройства нутем гибкого опроса каналов аварийного и предаварийного режимов . Устройство содержит датчики 1( элементы разности , пороговые элементы 3,, шифраторы ,, формирователи управляющих воздействий 5,-5 по числу информационно-управляющих каналов, блок прогнозирования 6, коммутатор 7, блок отображения информации 8 и блок управления 9. Устройство осуществляет трехступенчатый опрос информационно-управляющих каналов: первоначально опрашиваются каналы аварийного режима, затем предаварийного с одновременным регулированием шага воздействия и, наконец, все оставшиеся каналы . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1418791 (5g 4 б 08 С 19 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ M ОТНРЫТИЙ (21) 4182702/24-24 (22) 03.12.86 (46) 23.08.88. Бюл. № 31 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С. П. Королева (72) В. А. Глазунов (53) 621.398 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1083217, кл. G 08 С 19/28, 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления различного назначения при передаче и обработке информации о состоянии рассредоточенных по площади сложных конструкций и сооружений

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства путем гибкого опроса каналов аварийного и предаварийного режимов. Устройство содержит датчики 1, — 1„; элементы разности 2,— 2„, пороговые элементы 3,— 3», шифраторы 4,— 4„, формирователи управляющих воздействий 5,— 5„по числу информационно-управляющих каналов, блок прогнозирования 6, коммутатор 7, блок отображения информации 8 и блок управления 9. Устройство осуществляет трехступенчатый опрос информационно-управляющих каналов: первоначально опрашиваются каналы аварийного режима, затем п едаварийного с одновременным регулированием шага воздействия и, наконец, все оставшиеся каналы. з.п. ф-1bl, 2 ил.

1418791

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления различного назначения, при передаче и обработке информации о состоянии рассредоточенных по пло щади сложных конструкций и сооружений.

Цель изобретения — повышение быстро. действия путем гибкого опроса каналов аварийного и предаварийного режимов.

На фиг. 1 представлена функциональ- IO ная схема устройства; на фиг. 2 — блок управления.

Устройство содержит датчики 1, — 1.„, элементы 2,— 2„разности, пороговые элементы 3, — 3„, шифраторы 4, — 4„, формирователи 5,— 5„управляющих воздействий по числу информационно-управляющих каналов, блок 6 прогнозирования, коммутатор 7, блок 8 отображения информации и блок 9 уп равления.

Блок 6 прогнозирования содержит блок 20

10 расчета коэффициентов корреляции и по числу информационно-управляющих каналов блоки 1, — 11„расчета матожидания, блоки

12, — 12 вычитания, блоки 13Ä вЂ” 13 умножения и блоки 14, — 14„сложения. 25

Устройство имеет входы 15„— 15» установки допустимо-предельного уровня, управляющие выходы 16, — 16„.

Блок 9 управления содержит генератор

17 тактовых импульсов первый, второй и третий триггеры 18, 19 и 20, первый, второй и ЗО третий ключи 21, 22 и 23, первый, второй и третий регистры 24, 25 и 26, первый, второй и третий элементы 27, 28 и 29 задержки, первую — четвертую группы ключей 30, — 30„, 33 — ЗЗ„, группу триггеров 34,— 34„, группу элементов 35,— 35» задержки, группу фор35 мирователей 36, — 36» адреса, группу 37, 37» дешифраторов и группу элементов ИЛИ

38„— 38».

Устройство работает следующим образом. 40

С выхода датчика в каждом канале снимается электрический сигнал, соответствующий величине измеряемого параметра (деформации объекта, температуре и т.п.).

Пороговый элемент 3 формирует управ- 45 ляющий сигнал, если выходной сигнал датчика 1, поступающий на вход порогового элемента 3, превышает допустимый, устанавливаемый заранее на входе 15 допустимо-предельного уровня. 50

Формирователь 5 управляющих воздействий формирует управляющие воздействия на объект, например механические нагрузки, тепловые действия и т.п. При изменении полярности сигнала на первом входе формирователя 5 меняется направление воздей- 55 ствия на объект: механические нагрузки уменьшаются, температурные воздействия снижаются, а при изменении величины сиг2 нала на втором входе формирователя 5 меняется степень (величина) воздействия.

Блок 6 прогнозирования формирует прогнозируемое значение измеряемого в каждом канале параметра по сигналам, поступающим с датчиков 1, — 1„всех и каналов. Прогнозируемое значение представляет собой (N+1)-е значение измеряемого случайного процесса, формируемое по результатам наблюдения прошлых и текущих N значений всего множества и параметров и его вероятностных характеристик, и представляет собой и-мерный вектор x(N+1) с компонентами x„(t), х(1), ..., x(t) <, соответствующими пространственно-разнес(иным точкам

1, ..., п объекта контроля: x(N+1) = //m„//+

+ ll у (N+ 1) II ij (х(Я) — II m„ II ), где 1! m, 1, =m,m„..., m„— матрица математичесКих ожиданий: m = — „3 х», н

Ы(3 !

1 у (И+1) !1;. = — - — -.- — - — — нормиро 4 ИЛо) !! Ц ванная корреляционная матрица;

R„(N+1)...R, (N+1)... R,„(N+1)

Ксг (N+1) R;) (N+1) R,„(N+1) !!R(N+1),, 1! к.,(м-1)...к„(к+1)...к„, (ч -1) корреляционная матрица для предсказываемого момента (+1), по диагонали которой расположены автокорреляционные функции, а остальные элементы — взаимно корреляционные функции между компонентами х„и х:

R," (N+1) = „(х,— гп„,) (х — mx>)

1 !! R (0)I! j — — 6; — б- — дисперсии случайных ь процессов х, и х..

Приведенные соотношения реализуются в блоке 6 прогнозирования.

В блоках 11, — 11„ производится расчет математических ожиданий каждого случайного процесса. В блоке 10 производится расчет корреляционных коэффициентов нормированной матрицы !1у!!.-, которые в блоках

13„— 13„умножения умножаются на разность текущего значения x(N) и его матожидания, образуемую в блоках 12, — 12„ вычитания. Полученное произведение складывается в блоках !4,— 14 сложения с матожиданием, и на соответствующем выходе блока 6 прогнозирования, т.е. на выходах блоков 14,— 14„сложения образуются прогнозируемые значения х,(N+1), i =1, ..., и.

В элементах 2, — 2„ pазности определяется разность между предсказанным и предельно-допустимым значениями. Эта разность с выходов элементов 2„— 2„разности

1418791

20

3 поступает на вторые входы формирователей 5< — 5„„регулируя величину управляющего воздействия, и на третьи входы шифраторов 4,— 4„. Шифраторы 4,— 4.„формируют управляющие сигналы, под действием которых осуществляется управление опросом в блоке 9 управления. Шифраторы 4, — 4„ имеют три входа, и в соответствии с этим формируется код управления: наибольший приоритет в опросе датчиков 1, — l„обеспечивается, если сигнал образуется на входах шифраторов 4, — 4„, соединенных с выходами пороговых элементов 3, — 3.„ соответственно.

Следующий по важности приоритет в опросе датчиков I, — l„должен обеспечиваться при образовании сигнала нв входах шифраторов 4, — 4„, соединенных с элементами 2,—

2„ разности соответственно. Обычный порядок опроса соответствует приходу сигнала с выходов датчиков 1,— I íà первые входы шифраторов 4,— 4„. Таким образом, в зависимости от появления сигналов на том или ином входе шифраторов формируются соответствующие управляющие сигналы, под деиствием которых блок 9 управления осуществляет управление работой коммутатора 7, тем самым обеспечивая три ступени опроса датчиков 1, — 1„, в первую очередь опрашиваются датчики каналов, в которых образуется сигнал на выходе порогового элемента 3. Далее опрашиваются каналы, в которых прогнозируемое значение превысит предельное, и сигнал образуется на выходе элемента 2 разности. В последнюю очередь опрашиваются оставшиеся каналы — при появлении сигнала на выходе датчика I.

В блок 8 отображения информации поступают сигналы с блока 9 управления и коммутатора 7, образуя выходной сигнал, отражающий состояние объекта контроля.

По команде «Начальная установка» (не показано) все элементы устройства обнуляются. Если измеряемый сигнал, образуемый на выходе датчика 1, небольшой величины, а следовательно, и прогнозируемая величина на выходе блока 6 прогнозирования не превышает допустимой, то в устройстве контроля устанавливается нормальный ре- 45 жим с высокой частотой опроса и большим шагом управляющих воздействий на объект: информация с выхода датчиков 1, — - l„«ерез коммутатор 7 поступает на блок 8 отображения. При этом каналы опрашиваются поочередно. 50

При приближении состояния объекта к критическому уровень сигналов на выходах датчиков 1 — l„увеличивается, также увеличивается прогнозируемая величина на выходах блока 6 прогнозирования и, следова- 55 тельно, уменьшается разность сигналов на выходах элементов 2, — 2.„. При этом снижается уровень сигналов, поступающих с выходов элементов 2, — 2„на вторые входы фор4 мирователей 5,— 5„, снижая величину дискрета воздействия на объект.

При превышении прогнозируемого значения предельного уровня изменяется полярность сигнала, образуемого на выходах элементов 2, — 2„, тем самым еще более снижая величину дискрета воздействия. Одновременно с помощью шифраторов 4, — 4„образуются сигналы управления, которые используются блоком 9 управления для первоочередного опроса тех каналов, в которых на следующем шаге возможно превышение предельного уровня.

В аварийном режиме, когда сигналы датчиков 1, — 1„ превысят допустимые, задаваемые на входе 15, на выходах пороговых элементов 3, — 3 образуются сигналы, поступающие на первые входы формирователей о ——

5, изменяя напряжение воздействия например снимая механические напряжения конструкции. Эти же сигналы поступают на шифраторы 4,— 4„, на выходах которых образуются сигналы управления. используемые блоком 9 управления для первоочередного опроса каналов. в которых превышен допустимый уровень.

В соответствии с управляющими сигналами, образуемыми с помощью шифраторов 4,—

4„в блоке 9 управления. коммутатор 7 первоначально подключит к блоку 8 отображения каналы аварийного режима, затем каналы, в которы.; на следующем шаге возможно превышение предельного уровня, и, наконец. Вср оставшиеся каналы. Соответственно изменяются шаг и направление воздействий на объект: в нормальном режиме шаг воздействия значителен, по мере приближения состояния объекта к критическому шаг снижается, а затем воздействие вообще снимается, тем самым гарантируя объект от разрушения. В то же время обеспечивается высокая скорость сбора и отображения информации, так как быстродействие снижается лишь при приближении состояния объекта к критическому.

Таким образом, в устройстве используется трехступенчатый адаптивный опрос: noBb! шенный шаг R начале, уменьшенный при приближении к аварииной ситуации, и противоположный при достижении предельного уровня. Все это обеспечивает высокую скорость проведения эксперимента при гаpBHTHpoBBHHoH coxpBHHocTH объекта.

Форму.га изобретения

i. Многоканальное телеметрическое устройство контроля, содержащее блок управления, выводы первой группы выходов которого подключены к входам первой группы входов коммутатора, блок прогнозирования и в каждом информационно-управляющем канале — -элемент разности и датчик, выход датчика каждого информационно-управляктщего канала подключен к соответствуюгцему входу второй группы входов коммутатора, первый выход блока прогнозирования подключен к первому входу элемента разности первого информационно-управляющего канала, отличающееся тем, что, с пелью повышения быстродействия путем гибкого опроса каналов аварийного и предаварийного режимов, в устройство введены блок отображения информации и в каждый информационно-управляющий канал — поро))овь)й элемент, шифратор и формирователь управляющих воздействий, выход коммутатора подключен к входу блока отображения информации, выходы второй группы выходов блока управления подключены к входам группы входов блока отображения информ ации, каждый выход кроме первого, блока прогнозирования подключен к первому,входу элемента разности соответствующе,го информационно-управляющего канала, в каждом информационно-управляющем канагле выход датчика подключен к первым вхо,дам порогового элемента и шифратора и к, ñîîòâåòñòâóþøåìó входу блока прогнозиро вания, в каждом информационно-управляющем канале вторые входы порогового элемента и элемента разности объединены и являются входом установки допустимо-предельного уровня устройства, в каждом информационно-управляющем канале выход порогового элемента подключен к первому входу формирователя управляющего H!)3действия и к второму входу шифратора, в каждом информационно-управлякипем ка

418791

6 нале выход элемента разности подключен к второму входу формирователя управляющего воздействия и к третьему входу шифратора, выходы каждого информационно-управляющего канала подключены к входам соответствующей группы входов блока у правления, выход формирователя управляющих воздействий каждого информационно-управляющего канала является соответствующим управляющим выходом устройства.

2. Устроиство по и. 1, отличающееся тем, что, блок прогнозирования содержит блок расчета коэффициентов корреляции и по числу информационно-управляюгцих каналов — блоки расчета матожидания, блоки вычитания, блоки умножения и блоки сложения, каждый вход блока расчета коэффициентов корреляции, вход соответствующего блока расчета матожидания и вход соответствующего блока вычитания объединены и являются соответствующим входом блока прогнозирования, выход каждого блока расчета матожидания подключен к первому входу соответствующего блока сложения и к второму входу соответствующего блока вычитания, выход которого подключен к первому

25 входу соответствующего б,)ока умножения, каждый выход блока расче га коэффициентов корреляции подключен к второму входу соответствующего блоки умножения, выход которого подклочен к второму Bñ!;.!ó соответству)ошсго блока сложения, выход каждого из которых является соответствующим выходом блока (11)огнози1)ования.

141879!

На дл.1

Фиг. 2

Составитель И. Кузнецов

Редактор Н. Гунько Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 41бО/50 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, х.л. Проектная, я,4