Система функционального контроля динамического объекта

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ, А ИМЕННО К ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ ДИАГНОСТИРОВАНИЮ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, И МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ СРЕДСТВ СВЯЗИ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ. СИСТЕМА СОДЕРЖИТ ИСТОЧНИК 1 ВХОДНОГО СИГНАЛА, ИСТОЧНИКИ 2<SB POS="POST">1</SB>-2<SB POS="POST">*</SB>98N ЭТАЛОННЫХ СИГНАЛОВ, ИСТОЧНИК ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СИГНАЛА 3, ФОРМИРОВАТЕЛИ МОДУЛЯ РАЗНОСТИ 4<SB POS="POST">1</SB>-4<SB POS="POST">*</SB>98N<SB POS="POST">+1</SB>, НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ 5<SB POS="POST">1</SB> - 5<SB POS="POST">*</SB>98N, КВАДРАТОРЫ 6<SB POS="POST">1</SB> - 6<SB POS="POST">*</SB>98N, ИНТЕГРАТОРЫ 7<SB POS="POST">1</SB> - 7<SB POS="POST">*</SB>98N, ПЕРВЫЕ 8<SB POS="POST">1</SB> - 8<SB POS="POST">*</SB>98N И ВТОРЫЕ 9<SB POS="POST">1</SB> - 9<SB POS="POST">*</SB>98N КОМПАРАТОРЫ, ЭЛЕМЕНТ 10 ИЛИ-НЕ, ЭЛЕМЕНТ 11 И-НЕ, ЭЛЕМЕНТ 12 НЕ, ИСТОЧНИКИ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ 13 И ИСТОЧНИКИ ПОРОГОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ 14<SB POS="POST">1</SB> - 14<SB POS="POST">*</SB>98N. СУТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ СОСТОИТ В ВЫДЕЛЕНИИ НА ОСНОВЕ УПОРЯДОЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ПО СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ ИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ ОБЪЕКТА ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОГО СИГНАЛА И ПОРОГОВОЙ ОЦЕНКИ МОДУЛЕЙ РАЗНОСТНЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОГО СИГНАЛА. 1 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 С 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ZE(Ze

У(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4314005/24-24 (22) 06.10.87 (46) 23.05.89. Бюл. ¹ 19 (72) С.В.Кочетков и P.НЛопарев (53) 621 . 396 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1310780, кл. С 05 В 23/02, 1986.

Авторское-свидетельство СССР

1182493, кл. G 05 В 23/02, 1984. (54) СИСТЕ)лА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ

ДИНАМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к технической диагностике, а именно к функциональному диагностированию динамических объектов, и может использоваться в промышленности средств связи.

Цель изобретения — повышение достоверности Аункционального контроля.

Система содержит источник 1 входного хИ) ) сигнала, и "точники ?, — 2„эталонных сигналов, источник предельно допустимого сигнала 3, формирователи модуля разности 4, -4„,, нелинейные элементы 5, -5„, квадраторы 6, -6„, интеграторы 7, -/„, первые 8 -8, и вторые

9 -9 компараторы, элемент 10 ИЛИ-НЕ, элемент 11 И-НЕ, элемент 12 НЕ, источники тактовых импульсов 13 и источники пороговых напряжений 14,-14„ .

Суть изобретения состоит в выделении на основе упорядочения параметров динамического объекта по степени влияния их изменений на выходной сигнал объекта предельно-допустимого сигнала и пороговой оценки модулей разностных диагностических сигналов относительно предельно-допустимого сигнала. 1 ил.

t 481718

Изобретение относится к области технических диагностик, а именно к функциональному диагностированию динамических объектов, и может использоваться в промышленности средств связи.

Цель изобретения — повышение достоверности функционального контроля.

Суть изобретения состоит в том, что введением источника предельно допустимого сигкала задается область различения параметров динамического объекта, в пределах которой перекрестное взаимовлияние параметров 15 отрабатывается каналами контроля, а на выход системы поступает достоверная информация. Уход модулей разностных сигналов из области различения устанавливается путем пороговой 20 оценки их относительно модуля предельно допустимого разностного сиг" нала, формируемого на основании упорядочения параметров динамического объекта по степени влияния их изме- 25 нений на выходной сигнал объекта.

Предельное изменение параметров с максимальной чувствительностью из упорядоченного множества определяет предельно допустимый сигнал. Информация, 30 полученная при обработке сигналов, находящихся вне области различения, считается недостоверной. При этом блокируется ее прохождение на выход системы и выставляется бит недостоверности.

Таким образом, при больших отклонениях параметров от номинальных значений, когда система становится кеэффективной за счет перекрестного взаимовлияния параметров, исключается режим ложного функционалького контроля динамического объекта с образованием дополнительного информационного выхода системы, характеризующего достоверность контроля. !

На чертеже представлена функционачальная схема системы.

Система содержит источник 1 входного сигнала (выход динамического объекта), источники ?<-2„ эталонных сигналов, источник 3 предельно допустимого сигнала, формирователи 4 -4„ « i модуля Разности, нелинейные элементы

5, -5„, квадраторы 6, -6„, интеграторы

7 -7„, первые 8< -8„9, -9< компараторы, элементы 10 ИПИ-HE элемент 11 И-НЕ, элемент 12 НЕ, источкик

13 тактовых импульсов и источники

14,-14„ пороговых напряжений, Система работает следующим образом.

Классификация реакции объекта x(t) по классам работоспособности, задаваемыми эталонами z,(t),i=1,п, про" изводится по величине меры близости г

S; = I (Y;(i x(t) -z„(t)/ß dt о где Ч; — оператор нелинейного преобразования в 1-м канале контроля;

Т вЂ” время анализа (накопления).

Сигналы Н„ поступают с выходов формирователей 4; на входы соответствующих нелинейных элементов 5, . Преобразованные напряжения возводятся в квадрат в элементах 6; и интегрируются элементами 7;

8„ Нг (t)dt, о

Длительность с импульсных сигналов, поступающих на вход 13 с периодом Т, определяется временем установки нулевых начальных условий (t„„) на интеграторах 7; по окончании цикла накопления напряжений Ь . В слуI

L чае выполнения интегратора 7 в виде операционного усилителя с интегрирующим конденсатором в обратной связи и включенным параллельно последнему разрядным управляемым ключом, t . будет равно постоянной времени цепи разряда конденсатора на активном сопротивлении замкнутого ключа.

На практике для более точной установки нулевых начальных условий величина с (время замыкания ключа) берется порядка 3

Кроме того, период Т определяется самым медленным звеном в динамическом объекте (т.е. самой большой постоянной времени .. „„, описывающей динамику объекта) и с достаточной уверенностью применяется равным (35) Тмдкс °

Логический уровекь импульсов, поступающих на вход 13, определяется полярностью управляющего сигнала разрядного ключа и может быть как высоким (например, замыкание аналоговых ключей 284КН1), так и низким (аналоговые ключи 590 серии).

Накопленные на интервале f значения мер близости S; поступают на входы компараторов 8, где сравниваются

30 логическая 0", если информация достоверная; логическая "1", в противном случае. з

148171 с пороговыми значениями S; (напряжение источников 14;).

Результат сравнения — логические сигналы: логический "0, если S; < S (° логическая "1", если S;) S ;; что соответствует допустимому и недопустимому отклонениям i-ro параметра.

В связи с тем, что эффективность преобразвания f на практике ограничена (т.е ° эффект контрастирования, а зкачит и различения, проявляется только до определенных значений откло-15 нений параметров), с некоторых значений R . достоверность контроля из-за перекрестного взаимовлияния параметров объекта будет неудовлетворительной. Чтобы препятствовать прохождению 20 ложной информации на выход системы, задают область различения параметров с помощью предельного значения наиболее чувствительного к изменениям в объекте контроля параметра. Для 25

его выявления множество контролируемых параметров ./;/ упорядочивают по функции чувствительности

Blnx(t) и (t)= — -- —— (; 31п „.

На основании этого строится источник 3 предельно допустимого сигнала y(t), соответствующий предельному отклонению параметра o(>, при котором сохраняется различимость параметров, 35 а значит, и достоверность информации об объекте. Разность сигналов

x(t) и y(t): с

Помимо информационных задач сигнал 45 позволяет решать задачу блоки- .

< т< ровки каналов контроля при выходе отклонений параметров < ; за пределы

11 11 области различения ° Логический 0 сигнала < „, < закрывает элемент 1 1, - 50 через который н а входы установки н ач ал ь кых условий и « т е г р а т о р о в 7, о т и с т очн ик а 1 3 з ад ающих импульсов поступают импульсы, задающие время ан али з а Т . При э т ом н а выходе эле - 55 ме и т а 1 1 устанавливается ло гич е ск ая

" 1 ", препятствующая накоплению ложных значений ме р бл и з о с т и, т . е .

S; «О

4 (Rh„ l =/х()-y(t)/, получаемая на формирователе 4„„, сравнивается в дополнительных компараторах 9; и разностями (R;). Прн этом логический О, если (R; (<)R „« /;

1:=

\ логическая" 1™, если (Е;/>JRh„/ ° з

Далее на элементе 10 формируется сигнал (< т< =1 +. " . "++1 ++" ° ° ++lib ç инверсия которого после элемента 12 подается на (n+1) и выход системы.

Начиная с некоторых значений К;, изза перекрестного взаимовлияния параметров объекта достоверность контроля будет неудовлетворительной, при этом для снижения достоверности,достаточно попадания в критическую зоку, задаваемую R<<+< одного параметра. Степень влияния параметра, соответствующая которому разность превысила (R» ), будет различная в разных каналах диагностирования, поэтому принимается, что достоверная работа системы, не зависящая от принципов ее построения (методическое искажение результатов контроля), ограничена уровнем предельно допустимой разносI ти )1 „„ / при условии )! ;/(!R „,,).

Если это условие не выполняется хотя бы для одной разности (R ), выходная совокупность логических сигналов «; -x(i/n+1) считается недостоверной, что фиксируется достоверным для любых значений (k,(сигналом /„ < до тех пор, пока отклонения А; не вернутся в область различения.

Изменение параметра (Я 1.<;, обладающего максимальной чувствительностью относительно изменений в реакции контролируемого объекта, приводит к наибольшему искажению реакции x(t) при номинальчых значениях остальных параметров

= g;„(igj) .

Если расположить параметры в порядке возрастания чувствительности

М,(,(t), например <,,./,..., < „,,/ то можно записать цепочку неравенств для каждого случая равенства предель5 1481718 но допустимому значению ; одного из р параметров р л х(,, <,Д, -, (;„,..., „„ ) С и («< «" « « " н « ° ° ° « ««< « ) о х(«< « "2н « «g «« «a(è « (P ("<н « « " х(„ « b п« с

При этом параметры характеризуют- н ся одинаковой степенью отклонения от д номинальных значений 4, <, соответст-. 1p н вующих предельно допустимых значений,т л независимо от их чунствительности с к изменению реакции x(t). Из этого п следует, что, если сформировать вы- к ходной сигнал y(t) источника 3 как 15 и то устанавливается гранйца достовер- в ности контроля минимального уровня, с поскольку для достижения этой границы с всем остальным параметрам, кроме j-ro«20 в л необходимо иметь большее, чем (, м л отклонение от номинала, т.е. ; не- н сколько меньше, чем действительное р предельно допустимое значение пара- э л метров «и ТОлько для 4 QHQ совпа 25 и дает с этим значением. м

Таким о бразом, сигнал l R «< (t) I, д задающий область достоверного конт- с роля, является пороговым значением с для разностей JR„(t)l при фиксиро- 3р в ванном уровне предельно допустимого д отклонения, не совпадающем с дейстт вительными значениями предельных от- к клонений ; (ф)), что создает опре- к деленный запас в области граничных л значений. т

Он, причем первые входы всех формиователей модуля разности объединены подключены к выходу динамического бъекта, а каждый второй вход формиователя соединен с выходом соответ" твующего источника эталонного сигала, ныход каждого формирователя моуля разности через соответствующие . елинейный элемент, квадратор и инегратор соединен с сигнальным входом оответствующего первого компаратора, ороговый вход которогд подключен выходу соответствующего источника орогового напряжения, а выход являтся соответствующим информационным

ыходом системы, о т л и ч а ю щ а яя тем, что, С целью повышения дотоверности функционального контроля, нее введены (и+1)-й формирователь одуля разности, источник предельо допустимого сигнала, п втоых компараторов, элемент И-НЕ, лемент ИЛИ-HE и элемент НЕ, причем ервый вход (и+1)-ro формирователя одуля разности соединен с выходом инамического объекта, а второй вход— источником предельно допустимого игнала, сигнальный вход каждого i-готорого компаратора соединен с выхоом i-го формирователя модуля разноси, а пороговые входы всех вторых

Омпараторон объединены и подключены выходу (и+1)-го формирователя модуя разности, выходы вторых компараоров соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ и с входом элемента НЕ, вы40 ход которого является (n+1) — ì информационным выходом системы, второй вход элемента И-HE подключен к источнику тактовых импульсов, а выход соединен с входами установки началь- ных условий всех интеграторов.

Формула, изобретения

Система функционального контроля динамического объекта, содержащая по числу и классов работоспособности и источников эталонного сигнала, и ,формирователей модуля разности, п квадраторов, и нелинейных элементов, Tl интеграторов и ll первых компаратоСоставитель С.Демиденко

Техред М. Дидык Корректор Э,Лончакова

Редактор Д.Гратилло

Заказ 2688/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101