Устройство для диагностики

 

Изобретение относится к технической диагностике динамических объектов и может использоваться как источник диагностической информации. Цель изобретения.- повьппение надежности устройства. Устройство содержит источники 2| эталонного сигнала, сумматоры 3-;, ограничители 4, уровня , блоки 5 управления, нелинейные элементы 6, квадраторы 7j, интеграторы 8, компараторы 9;, анализаторы 2 . Пйвышение надежности диагностирования достигается за счет расширения различимого диапазона отклонения параметров объекта диагностики 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЕО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

J (21) 4110392/24-24 (22) 20,06.86 (46) 23.10.88. Вюл. 11 39 (72) С.В,Кочетков и Р.Н.Лопарев (53) 621.396 (088.8) (56) Киселев И.В. и др. Техническая диагностика методами нелинейного преобразования. Л.: Энергия, 1980, с,16.

Авторское свидетельство СССР

У 1182493, кл. G 05 В 23/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ (57) Изобретение относится к технической диагностике динамических объ„„SU» 1432462 А1 ектов и может использоваться как источник диагностической информации.

Цель изобретения, — повышение надежности устройства. Устройство содержит источники 2 эталонного сигнала, ( сумматоры 3; ограничители 4, уровня, блоки 51 у равления, нелинейные элементы 6, квадраторы 7., интегра1 I торы S;, компараторы 9;, анализаторы 12 . Повышение надежности диагнос\ тирования достигается эа счет расширения различимого диапазона отклонения параметров объекта диагностики; 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1 ! 1432462

На фиг.б показаны примеры реализации источников эталонных сигналов для объекта с передаточной функцией

Ы, (1+С Р) (1+ кзР) 40 для параметров e(,è,(,, которые содержат аналоговые ключи 29 — 31, масштабные элементы 32 — 38, операционный усилитель 39, запоминающие элемен- 5 ты 40 и 41, операционный усилитель

42, масштабные элементы 43-49, операционный усилитель 50, аналоговые ключи 51 — 53, запоминающие элементы 5457, масштабные элементы 58 и 59, операционный усилитель 60.

Анализатор 12, содержит элемент

НЕ 61 и с первого по третий элементы

И 62 — 64.

Устройство работает следующим образом.

Классификация реакции диагностируемого объекта g(t) по классам работоспособности, задаваемым эталонами. Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано для диагностироваНия аналоговых устройств.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

На фиг.l приведена схема устройства; на фиг.2 — схема блока управления; на фиг.3 — схема ограничителя уровней; на фиг ° 4 — таблица, поясняющая работу блока управления;::на иг. 5 — диаграмма эталонов по i-му араметру; на фиг.б — схемы источниов эталонных сигналов; на фиг,7 хема анализатора.

На фиг.l обозначены выход 1 объкта диагностирования, источники 21. талонного сигнала, сумматоры 3

1 грапичители 4. уровня, блоки 5; 20

I правления, нелинейные элементы 6;, вадраторы 7., интеграторы 8,компараторы 9, входы 10 пороговых напря-, жений, вход 11 управления и анализа" ,,"горы 12 ..

Блок 5 управления (фиг.2) содер1кит элементы ИЛИ 13, И 14 и 15 и григгеры 16 и 17. Ограничители 4 .

1 уровня содержат первый 18 и второй

19 элементы сравнения, с первого по 30 гретий аналоговые ключи 20-22, элемент ИЛИ-НЕ 23, согласующие элементы

24-27 с первого по четвертый и опемационный усилитель 28.

7.;(t), i = 1,n, производится по величине меры близости г

s,= ) (q.(z(t)-е;(t)) I dt, о где . — оператор нелинейного преобразования в i-м канале диагностирования;

Т вЂ” время анализа (накопления).

Методика расчетов коэффициентов, однозначно задающих оператор ., для

1 случая ч (к;(t)) = А„R;(t)+ А,.R где R;(t) = g (t)-Z;(t), приведена в литературе.

Если отклонения параметров 1; находятся в зоне различимости, то в соответствии с таблицей (фиг ° 5) на выходах источников эталонных сигналов

2„ будут сигналы Е;(1:).

На выходах сумматорон 3; разности

R;(t) находятся в допусковой области по уровням срабатывания ограничите.— лей 4., т.е.

13

R (R(t)(Rü в результате чего ограничители 4. ! работают как обычные пропорциональные звенья с единичными коэффициентами передачи. При этом логические сигналы

L;, L;„ будут логическими 0", а сигналы р — логическими "1", откры1 вающими элементы И 63 в анализаторах

12;.

С выходов ограничителей 4 сигнаи j лы К; поступают на входы нелинейных элементов 6;, после чего преобразован- ные разности, возводятся в квадрат элементами 7; и интегрируются н интеграторах 8;

s) = 1 к» (t)dt. о

Накопленные на интервале Т, задаваемом входом ll, значения мер близости S. поступают на входы компара1 торон 9,, где сравниваются с порого1 ными значениями S> (напряжения от

01 входов 10;).

Результат сравнения — логические сигналы

1432462 логический "0", если S (S .

N. логическая "1", если S; 3 S ; проходят через открытые элементы .

И 63 анализаторов lg, выходные сигналы которых соответствуют

Ы1

w(p) — -- — — — — --— (1+ a, p) (1+, p) где р — операторный аргумент; 1, й2,. и d3 — диагностируемые параметры. 35

В связи с тем, что в зоне разли.чимости ключи 29,30,31,51,52 и 53 находятся в нормальных состояниях (т ° е. нормально замкнутые или нормально разомкнутые), параметры будут 40 зависеть от следующих физических элементов реализации источников 2;:

r2 а = — — о(=rс a =rc

-1 г 2 2 5 l

"1

45 где r — сопротивление элемента 33 (45);

r — сопротивление элемента 36 (48); с, — емкость элемента 40 {55); 50 с2 — емкость элемента 41 (57);

r — сопротивление элемента 43 (58).

Ограничимся рассмотрением только . паРаметРов a, и o(2, так как для о 55 все аналогично, как

При отклонении c(из зоны различимости в сторону увеличения (уменьшелогический 0, если допус г тимое 4 „

1 = логическая "1", если Д; недопустимое, а 1 < и 1. — логические "0".

При выходе отклонений параметров из эоны различимости происходит превышение уровней ограничения в ограничителях 4;, в результате на блоки 5, управления поступают ненулевые сигналы I,;q и Ь;„ . В соответствии с ними на выходах блоков 5 управления

1 формируются управляющие логические сигналы триггеров 16 и 17 .(О . и ;„)

При этом происходит переключейие в источниках эталонных сигналов 25

2,,(фиг. 4) .

На фиг.6 показана реализация источников 2 для объекта. с передаточ1 ной функцией ния) схемой управления формируются сигналы (1 = логическая "1" ("О"); () „= логический "0" ("1"), в результате чего происходит замыкание ключа 31 (размыкание ключа 30 и замыкание ключа 29), что соответствует изменению эталона и формированию

r /r,;

rz(r +ri ).

Ф

r, r, д г„ для Z

1 имеют o(имеют

Гй

1

1 для Z имеют

2 где r, и r, — сопротивления элементов 34 и 32 соответственно.

Аналогично рассмотрим случай для с(2, учитывая что значения e(2прямо пропорциональны . емкости с в отли-. чие от d,, где обратно пропорциональная зависимость к r >.

Тогда при r q = const (сопротивление элемента 48) = ловическая "1" ("О"); о(2 S

q = логический "0" ("l ") ((Н соответственно при выходе c(2 из зоны различимости в сторону увеличения (уменьшения).

Это соответствует замыканию ключа

53 (размыканию ключа 52 и замыканию ключа 51). имеют <2 = rg с,;

2 = 2 + имеют с(= r2 с,, для Z<

2 для

4(2 для Z о 2 где с + и с ., — емкости элементов 56 и 54 соответственно.

При включении эталона Z (или

Z-. ) высокий логический уровень q< a

1 (или Ц;„) открывает элемент И 62 (или 64) в анализаторе 12;, и если происходит уход из зоны различимосФ

Zd1, так как при r = const

r, уменьшается за счет параллельного включения к элементу 33 элемента

34 (увеличивается за счет подключения элемента 32 большего сопротивления).

Таким образом, 1432462 6 ти из-за собственного отклонения

i-ro параметра,то имеют р; - высо1 кий логический уровень. Б результате наличие входных логических единиц A (или g,ö) открывает прохожце-. ние через элемент И 62 (или 64 ) при логическом "0" на выходе элемента

И 63, Если же имеют ложный отказ по 1-му параметру, то N; — высокий ло гический уровень, а Р 1 — низкий, что соответствует логическому "0" на всех выходах анализатора 12;.

Таким образом, при 1+ и 1",, равных логическим "0" логическая "1" на выходе 1; соответствует отказу

i-ro параметра при эталоне Z;, а логический "0" на выходе 1; и логичес кая "1" на одном из выходов 1; или

Ф !

1. соответствуют отказу i-го парамет-! ра при большом отклонении его от но-! минала, которое может трактироваться; ! как авария в зависимости от конкрет1 ных последствий такого ухода парамет, ра.

В результате указанных особеннос1. тей в устройстве расширяется диапа-! зон отклонений параметров диагностируемого объекта, в котором возможно достоверное различие параметров вы шедших за поле допуска и блокирование каналов с ложными отказами, обусловленными перекрыстным взаимовлиянием. При этом изменение эталонов . позволяет не только зафиксировать большое отклонение параметра от номинала, но и определить знак этого отклонения, т.е. получить сопутствующий положительный эффект — повьппение информативности диагностики в области больших отклонений; Этот результат важен еще и потому, что максимальные отклонения от номинала в зависимости от их направления на практике могут означать либо отказ с простой потерей работоспособности, либо аварийную ситуацию с тяжелыми последствиями.

Формула изобретения

1. Устройство для диагностики, содержащее каналы диагностирования, каждый из которых содержит источник эталонного сигнала, сумматор, нелинейный элемент, квадратор, -интеграторы, компаратор, входы первого слагаемого сумматоров каналов являются входом устройства для подключения к

25! чен к первому входу управления анализатора, первый выход блока управле30 ния подключен к первому входу управления источника эталонных сигналов и .

35 точника эталонного сигнала и третьему входу управления анализатора. вы40

5

15 выходу объекта диагностирования, выход источника эталонного сигнала подключен к входу второго слагаемого сумматора, выход нелинейного элемента через квадратор соединен с информационным входом интегратора, управляющий вход которого является входом управления устройства, а выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого является соответ ствующим входом пороговых напряжений устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в каждый канал введены ограничитель уровня, блок управления и анализатор, выходы которого являются соответственно выходами устройства вьппе нормы, норма, ниже нормы по каждому каналу, выход сумматора подключен к сигнальному входу ограничителя уровня, выход данных которого соединен с входом нелинейного элемента, первый и второй выходы управления соединены с соответствующими входами блока управления, а третий выход уп-,и равления ограничителя уровня подклювторому входу управления анализатора, второй выход блока управления подсое-, динен к второму входу управления ис ход компаратора подключен к информационному входу анализатора, первый и второй пороговые входы ограничителя уровней являются соответствующими пороговыми входами устройства.

2. Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что анализатор содержит элемент НЕ и с первого по третий элементы И, выходы которых являются соответствующими выходами анализатора, первые входы второго, перного и третьего элементов И являются с первого по третий входами управления анализатора соответственно, второй вход второго элемента И и вход элемента НЕ являются информационным входом анализатора, выход элемента

НЕ подключен к вторым входам первого и третьего элементов И.

3. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит элемент ИЛИ, первый и второй элементы И и первый и второй

1432462

Кг.2 триггеры, прямые выходы которых являются соответствующими выходами блока, я инверсные выходы соответственно подключены к первым входам первого и второго элементов И, первые входы ко5 торых, соединенные с соответствующими входами элемента ИЛИ, являются пер-. вым и вторым входами блока соответственно выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первыми установочными входами пер- вого и второго триггеров, вторые установочные входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ.

4. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ограничи- . тель уровня содержит с первого по четвертый согласующие элементы, первый и второй элементы сравнения, с первого по третий аналоговые ключи, элемент ИЛИ-НЕ и операционный усилитель, выход которого является выходом данных ограничителя, сигнальные входы. первого и второго элементов сравне- 25 ния и третьего аналогового ключа соединены сигнальным входом ограничителя, пороговый вход-первого элемента сравнения и сигнальный вход первого аналогового ключа являются первым по-. 30 роговым входом ограничителя, сигнальный вход второго аналогового ключа и пороговый вход второго элемента сравнения являются вторым пороговым входом ограничителя, выход первого элемента сравнения является первым выходом управления ограничителя и подключен к управляющему входу первого аналогового ключа и первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход второго элемента сравнения соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, вторым входом элемента ИЛИ-НЦ и является вторым выходом управления

s ограничителя, выходы первого и второго аналоговых ключей через первый с согласующий элемент и выход третьего аналогового ключа через второй согласующий элемент подключены к инверсному входу операционного усилителя, который соединен через третий согласующий элемент с выходом операционного усилителя, прямой вход которого через четвертый -согласующий элемент подключен к шине нулевого потенциала, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом управления аналогового ключа и является третьим выходом управления ограничителя, 1432462

Полэтение. окюброюкомифй тоаи сиеиала

Ую В момент i

a„, )юн

i!i,í ою б эоне роэли димости я)к < яю < яюв пи эп4алону Z, О 0

Ri p я!о поэта лону 2;

1 О я;„ся; <я;, по эталону 244

2E+

ЮЮ4Ю б) перекрестное

Влияние

Ri ) R È по эталону 2 сю ч яю < яю и по,жалону 2) Rim< Ri < яюв по эталону 2, О 1

2+ яю < яюн по эталону Е;

О 1

2ю эоле раэли чимости после устранения AIтуаю<юси Zu (Su) (0) я, ся, < яюо (Яюн< Яю < Rig) ююю! по эталону 2ю

2ю (О) di В ьонв раэлииимости посв устранения ситуации И (И) .

Ri <Яан. (R, т яюв) по эталону

Zi (2i ) О (1) 1 (о) Яюн

О О

2i (0) (О) (О) (0) с-й канал олокироВан

+ i -iI канал открыт х —, иереклюо ченив эталона иаоиости4еская итуоция ио i ó лораиетру ойектllg

Яю - отклонение юлие эони роэличиности

u) собстбениий уход nm нолннкглс

di ниже эоны раэли вымости а) собстВенный уход om номинала б) перекрестное

Влияние я;с Ri„ (Я; 7 Rig) по эталону

2.4(Zi ) Ъ

О (1) О (О) 0 (0) 1 (1) О (О) 0 О (О) (0) О О (О) (О) 0 О

f0) (О) 1432462

z;+. 2 .

Рбевиим л анала верхняя граница сера нииеиия ло линейности с-ео яанала

Нажияя оробца оераничеиия яо лиеиносли i-ю

Уюю раивеюослмг

1432462

Составитель И.Алексеев

Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 5438/39

Тираж 866 Подписное

В11ИИПИ 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