Устройство для контроля исправности объекта

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах контроля при проведении проверок систем управления подвижных объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля устойчивости объекта. Устройство содержит дифференциатор 1, дискриминаторы 2 и 3 уровней, генератор 4 импульсов, элементы И-ИЛИ 5,6, счетчик 7, дешифратор 8, триггер 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, индикатор 11 работы устройства, индикатор 12 годности объекта. Принцип работы устройства заключается в измерении разностного времени ситуаций, когда сигнал с выхода объекта и его производная имеют разные и одинаковые знаки. Если за период контроля время, в течение которого знаки сигнала и его производной разные, больше, чем время, когда они одинаковые, то объект считается ассимптотически устойчивым /исправным/, в противном случае - неустойчивым /неисправным/. Время подсчитывается счетчиком 7, управляемым дискриминаторами 2 и 3. уровней. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4373151/24-24 (22) 29.12.87 (46) 23.07.89. Бил. ¹ 27 (72) N.Е .Буймов, IO.В.Карпов и Г.Ф.Утробин (53) 621.396 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 987581, кл. G 05 В 23/02, 1981. Авторское свидетельство СССР № 1030808, кл. G 06 F 15/46, 1982.

„„SU„„1495817 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ HCITPABНОСТИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах контроля при проведении проверок систем управления подвижных объектов . Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет контроля устойчивости обьекта.

Устройство содержит дифАеренциатор 1, 14958 дискриминаторы 2 и 3 уровней, генератор 4 импульсов, элементы И-ИЛИ 5, 6, счетчик 7, дешифратор 8, триггер

9, элемент ИЛИ-НЕ 10 индикатор 11

У 5 работы устройства, индикатор 12 годности объекта. Принцип работы устройства заключается в измерении разностного времени ситуаций, когда сигнал с выхода обьекта и его производная имеют разные и одинаковые знаки. ЕсИзобретение относится к автоматике и может быть использовано в

° системах контроля при проведении ztpoверок систем управления подвижных объектов. 20

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет контроля устойчивости обьекта.

Принцип работы устройства заключается в измерении разностного време- 25 ни ситуаций, когда сигнал с выхода объекта и его производная имеют разные и одинаковые знаки. Если . время, в течение которого знаки сигнала и его производной разные, 30 больше, чем время, когда они одинаковые, сигнал считается аснмтотически устойчивым, в противном случае — неустойчивым.

В формализованном виде данное утверждение записывается в виде выражения

y(t) ъ О. в х г

+ --- +p — () о

A(t) где ф, = arctg

А()4 (t) что означает уменьвременной сдвиг 4 ц в х и х будет

При A)t) с. О, шение модуля х, между векторами

Л.

«

/\ — -с 4()с «, 2

Для неустойчивого (расходящегося) процесса, т.е. при A(t) > О, временной сдвиг будет

Т

g йв

« — — c 4gc«

2 о 40 где х и х — сигнал собственного движения контролируемого объекта, который может быть выделен из выходного сигнала и его про" изводная;

Т вЂ” время контроля;

sign(x х) — знак произведения величин х и х, Доказательство истинности (1) заключается в следующем, Проиэволь50 ный сигнал х в полярной системе координат записывается в виде выражения

За анализируемый интервал времени

Т. х>0; у cg(t)c « - в хс.О:

Общее время, в течение которого х >. .0 и х с . О, находится в диапазоне

q-() -—

sign (х,x)(It с О, (1) в» A(t) tin (ty(t) + Ув) (2) где А() — амплитуда сигнала;

4 — начальная Ааза;

17 ли за период контроля время, в те чение которого знаки сигнала и его производной разные, больше, чем время, когда они одинаковые, то объект считается асимптотически устойчивым (исправным), в противном ° случае — неустойчивым (неисправным).

Время подсчитывается счетчиком 7, управляемым дискриминаторами 2 и 3. уровней. 3 ил.

p(t) †. неубывающий временной угол, обеспечивающий выполнение соотношения

Производная сигнала х имеет вид . в(п((в) (у, -(— 7i/2 с )(=2 — У + ),.

0 c Q+(t) с -2«- + q °

Отсюда следует, что для устойчиного объекта величина ((1) за полупериод 9 составит менее (/2.

Общее время, в течение которого с Оу составит

14958!7

А 2

* I дап!

?О

Величина интервала в выражении (1} с учетом полученных соотношений составит

II И

2 -- + (!1 — (-- — P )1

2 2

0 р

24>, Это означает, что значение функции g однозначно характеризует вреI менной угол между х и х и, следовательно, устойчивость объекта., ; (Π— устойчивое движение;

p >A — неустойчивое движение.

Кроме того, значение абсолютной величины 8 характеризует качество процесса (pj=I — апериодический процесс;

JI;(0 — близость к колебательной границе устойчивости.

На фиг.1 и 2 представлены векторные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — схема устройства для контроля исправности объекта. 25

Устройство для контроля исправности объекта содержит дифференциатор 1, первый 2 и второй 3 дискрими-. наторы уровня, генератор 4 импульсов, первый 5 и второй 6 элементы И-ИЛИ, 30 счетчик 7, дешифратор 8, триггер 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, индикатор 11 работы устройства и индикатор 12 годности объекта.

Счетчик 7 должен иметь и двоичных разрядов, причем максимальное записываемое в него число N, опредеЬ ляемое соотношением N=2, определяемое соотношением ¹2, должно удов— и летворять условию 40 где Т вЂ” максимальное время контроля.

Выполнение данного условия обеспе чивает несовпадение прямого и обратного кодов чисел при работе устройства в любых ситуациях.

Дешифратор 8 можно реализовать как комбинационный автомат на и входов и один выход или записать программу сравнения выходного кода счетчика 7 в в запоминающее устройства (постоянное или оперативное), причем память должна иметь размерность N I. Например! если значение допустимого кода N лежит в пределах акоп в ячейках памяти с anpeñàìè V,-N< необходимо записать единичную информацию, а в остальных ячейках — .ну-левую.

Устройство для контроля исправ ности объектов работает следующим образом.

С внешнего устройства управления сигнал U, имеющий форму положительной ступеньки напряжения (единичншй логический сигнал) длительностью Т, равной заданному времени контроля объекта, подается на управляющий вход устройства и, следовательно, на вход установки в нуль счетчика 7, синхровход триггера 9, один из входов элемента ИЛИ-НЕ 10 и индикатор

11 работы устройства. В результате поступления сигнала U счетчику 7 будет разрешен счет с нуля, так как счетчик 7 будет установлен в нуль нулевым значением сигнала U поступившем на его инверсный вход R до начала момента контроля, а единичное значение U является разрешением на счет в прямом и инверсном направлениях для счетчика 7. Индикатор 11 в течение времени Т будет включен положительным значением сигнала П, а индикатор 12 в течение данного вре" мени будет включен вследствие того, что на него будет подан нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ, на один вход которого поступает единичное значение сигнала U, Триггер

9 в момент прихода на его синхровход положительного фронта сигнала U своего состояния не изменит.

Сигнал х с датчика состояния контролируемого объекта поступает на информационный вход устройства и, следовательно, на входы дифференциатора 1 и дискриминатора 2 уровня.

Сигнал х с выхода дифференциатора 1 поступает на вход второго дискриминатора 3 уровня.

Первый дискриминатор 2 формирует на своем первом выходе сигнал х, 0 при значении сигнала х, ) S и сигнал х = I в противном случае. На втором ф выходе дискриминатора 2 формируется сигнал х х - 0 при х с -3 ; х 0 1 при х ) -о. и 1

14958!7

На первом и втором выходах второго дискриминатора 3 сигналы х„ и х Аормируются в соответствии с соотношениями х =0 прих) +9

x = i * 44!

4 4 х = 0 при х -44 ° и

«Я х - 1 прих > -3.

4 при х

Значение допуска Д, можно установить произвольным для каждого выхода первого 2 и второго 3 формирователей. 15

Элементы И-ИЛИ 5 и 6, входы которых соединены с выходами дискриминаторов 2 и 3 и с выходом генератора 4, служат логическими управляемыми ключами для организации подачи импульс- 20 ной последовательности С с выхода генератора 4 на входы сложения и вы. читания счетчика 7 в зависимости от б значений сигналов х и х. Схема подключения входов элемента И-ИЛИ 5 25 к выходам соответствующих элементовобеспечивает Аормирование на его выходе сигнала б 4 у=х„х, vx x vGG=

4 б 4 х х vx х+С

2 2

Из данного выражения следует, что — когда сигналы х< и х, или х и x одновременно принимают единйчное значение, что соответствует

l ситуации, когда сигналы х и х. имеют одинаковые знаки. В противном случае, когда сигналы х и х имеют 440 разные знаки, сигнал у„ = С, что со.» ответствует появлению на его выходе тактовой последовательности у = С .1 с выхода генератора 4, которая поступает на вход сложения счетчика 7. 45

Аналогично можно доказать, что сигнал у с выхода генератора 4 через второй элемент И-ИЛИ б будет поступать на вход вычитания счетчика 7 в течение времени, когда сигналы х

4 и х имеют одинаковые знаки.

Таким образом, счетчик 7 будет б вести сложение, когда сигналы х и х имеют разные знаки, и вести вычитание, когда данные сигналы имеют одинаковые знаки. Следовательно, в течение времени контроля счетчик будет считать от нуля в соттветствую-. щие моменты времени то в грямом, то в обратном направлениях в зависимости от значения сигналов х и х, причем текущий код И на его выходах будет соответствовать Аункционалу, каторь.й однозначно характеризует устойчивость исследуемого объекта.

Отрицательному значению g будет соответствовать прямой код числа 11, а положительномy — обратный, причем разрядность счетчика 7 обеспечивает непересекаемость(отсутствие совпадения) кодов.

Код с выходов счетчика 7 посту— пает на входы дешифратора 8, на выходе которого формируется сигнал логической единицы, если p(t) 0 в текущий момент времени, и нулевой сигнал при р, . О.Сигнал с выхода дешифратора 8 поступает на и формационный вход триггера 9 и в момент окончания контроля, что соответcòâóåò отрицательному фронту сигнала U, постулающему на его синхровход, запоминается. По окончании контроля сигнал на выходе элемента ИЛИ-HF. 10 будет определяться значением сигнала с инверсного выхода триггера 9, так как на второй вход элемента ИЛИ-HF. 10 будет подано нулевое значение сигнаsaba U. На инверсном выходе триггера 9 будут cAGpMHpGBBHH единичный сигнал при g (О и нулевой при р .О, который через элемент ИЛИ-НЕ 10, играющий в данном случае роль инвертора, поступит на индикатор 12. Следовательно, индикатор 12 будет включен при р >О (неустойчивый процесс) или выключен б ри р (О (устойчивый процесс).

Формулаизосретения

Устройство для контроля исправности объекта, содержащее первый дискриминатор уровня, генератор импульсов, триггер, счетчик, элемент

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом устройс-,ва, информационный вход которого подключен к входу первого дискриминатора уровня, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля устойчивости обьекта, устройство содержит второй дискриминатор уровня, дешифратор, первый и второй элементы И-ИЛИ и .цифференциатор, вход и выход которого подключены соответственно к информа14958

x(c) д1( к(Ь+ Ф > Ь(У )

/х() фри. 1

ig(44) i

И)

Ф) Х(4)1

Ф)Ф

Ix(4)1

Составитель А.Андерсон

Редактор А.Шандор Техред И,Дйдык Корректор О.Ципле

Заказ 4980 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óêãîðîä, ул. Гагарина, 101 ционному входу устройства и входу ,второго дискриминатора уровня, пер<

<вый и .-второй выходы которого соединены соответственно с первыми входа5 ми первых вентилей и с первыми входами вторых вентилей первого и второго элементов И-ИЛИ, вторые входы первого вентиля первого элемента И-ИЛИ и второго вентиля второго элемента И-: 10

ИЛИ подключены к первому выходу первого дискриминатора уровня, второй выход которого соединен с вторыми входами второго вентиля первого эле" мента И-ИЛИ и первого вентиля второго элемента И-ИЛИ, входы третьих

17 о вентилей и выходы первого и второго элементов И-ИЛИ подключены соответственно к выходу генератора импуль-< сов, суммирующему и вычитающему входам счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к информационному входу триггера, выход которого сое" динен с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу индикатора годности обь" екта, управляющий вход устройства соединен с входом сброса счетчика, синхровходом триггера, вторым входом элемента ИЛИ-HF. и входом индикатора работы устройства °