Система технической диагностики динамических объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов, состоящих из элементарных динамических звеньев. Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования динамических параметров. Система содержит модели функциональных элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры, суммирующий узел и функциональные элементы объекта диагностирования, нелинейные элементы квадраторы, интеграторы, компараторы, элементы ИЛИ, НЕ, И, блок временных дискриминаторов, генератор тактовых импульсов, счетные триггеры. Изобретение основано на раздельном нелинейном дискриминирующем преобразовании разностных сигналов, снимаемых с отдельных функциональных элементов динамического объекта и их моделей. При этом разностный сигнал R J не содержит составляющих, обусловленных изменениями параметров, не описывающих элемент J, поскольку контур диагностирования независим, а паразитные составляющие, поступающие параллельно на элемент и на его модель, компенсируются. 4 ил.

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) S С 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

OflNCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2i) 4134339/24-24 (22) 11.10.86 (46) 23.08.90. Бюл. Ь"- 31 (72) С.В.Кочетков и P.Н.Лопарев (53) 62.50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1495750, кл . G 05 В 23/02, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N - 1182493, кл. G 05 В 23/02, 1986, (54) СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов,состоящих из элементарных динамических звеньев. Цель изобретения повышение достоверности диагностирования динамических параметров. Система содержит модели функциональных

Изобретение относится к автомати,ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов, состоящих из элементарных динамических звеньев.

Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования динамических параметров, Контроль параметров функциональных элементов динамического объекта осуществляется по группам, обеспечивающим независимость параметров один от другого. Это достигается за счет того, что используется совокупность независимых моделей функционирования эле„.Я0„„1587468 А 1

2 элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры, суммирующий узел и функциональные элементы объекта, диагностирования, нелинейные элементы, квадраторы, интегра1 торы, компараторы, элементы ИЛИ, НЕ, И, блок временных дискриминаторов, генератор тактовых импульсов, счетные триггеры. Изобретение основано на раздельном нелинейном дискриминирующем преобразовании разностных сигна.лов, снимаемых с отдельных функциональных элементов динамического объекта и их моделей. При этом разностный сигнал R . не содержит состав1. ляющих, обусловленных изменениями параметров, не описывающих элемент j Е поскольку контур диагностирования независим,а паразитные составляющие,поступающие параллельно на элемент и С на его модель, компенсируются. 4 ил. ментов, образованных разбиением объек- а та диагностирования на ряд элементарных,звеньев, динамика каждого из ко- а» торых описывается числом параметров, р » не большим трех. Тогда на анализируемую системой разность реального сигнала и эталона влияют параметры только того j-го функционального элемен-. та, которому она соответствует.

Разностный сигнал R j не содержит составляющих, обусловленных измене-, > ниями параметров, не входящих в элемент j. Это происходит вследствие независимости контура диагностирования от других контуров, поскольку единый . входной сигнал у .,, содержащий пара-.

1587468

w (р) = --"К

Т„Р

R+ - R = (R ) .

55 зитные составляющие, поступая параллельно на элемент и его модель, компенсирует эти составляющие. Выходной сигнал у, содержащий полезную информацию об отклонениях пвраметров эле1 5 мента, аналогично работает в послещующих контурах диагностирования, для которых эта информация является шумовой.

На фиг. 1 — 4 представлена блоксхема системы.

Система содержит модели 1 — 1

1 М+! функциональных элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры 2, — 2,, суммирующий узел 3 и функциональные элементы 4 — 7 объекта

8 диагностирования, нелинейные элей Ь!с

П Kq =

w(p)— !!! 4 с р" P 1-1 И Т (1 + т !!=1 g-. t (f = где Т вЂ” постоянные времени;

К и — коэффициенты усиления и зату- 25 хания; р — операторный аргумент.

При этом функциональный элемент

4 является интегрирующим элементом (диагностируемые параметры Т и К), 3р элемент 5 — апериодическое звено первого порядка (Т и К), элемент 6 — колебательное звено (Т, К и (), элемент обратной связи 7 — пропорциональное звено (К).

Система работает следующим образомм.

На выходах сумматоров 2 формиру—

J ются разности между реальными выход— ными сигналами функциональных элемен- 40 тов (YJ) и эталонными (Z ), которые вырабатывают модели 1

R = Y. -— Z ., 3 > 1

Далее эти разности поступают на 45 входы соответствующих нелинейных элементов 9;, причем каждая разность R.

J параллельно преобразуется в нелинейных элементах с операторами !о настро1 енных на диагностирование дннамичес- .р ких параметров, задающих динамику только j-го функционального элемента.

Для функционального элемента 4 с передаточной функцией

В качестве объекта 8 диагностирования может использоваться динамическая система, состоящая из пропорциональных, интегрирующих, апериодических и колебательных звеньев, разомкнутая передаточная функция у которой; представлена, например, как р)(1+ 2фТ р+Тур) у д для функционального элемента 5 с передаточной функцией

w (р)

К

1+ Т.р для функционального элемента 6 с передаточной функцией

К

1+ 2g Т !р+Т „р

R+ !!- J h э(R т! -!) !

К (!!!- )Т

Ъп-!1 1

R» (m !1

R» !!- 2

Ф

R n-!

Ч (R,);

М„, (к,), для функционального элемента 7 с передаточной функцией

И(р) =К =К„ ! п(в)

Преобразованные разности R возвоI 1 дятся в квадрат элементами 10, и интегрируются элементами 11,, на выходах которых образуются значения мер близости S..,,используемые в качестве

1 меры сходства реального сигнала и эталона:

T oIH

R dt.

О менты 9„— 9„, квадраторы 10„— 10 „„ интеграторы 11, — 11 ... компараторы

12< — 12 „„, элементы ИЛИ 13 „. — 13,„, первые элементы HE 14, — 14, пары первых — вторых элементов И 15 — 15 ! 2m> блок 16 временных дискриминаторов, генератор 17 тактовых импульсов, второй элемент НЕ 18, счетные триггеры

19 и 20, третьи элементы И 21„ — 21

Tl

О, если S. .(S

01>

1, если S 3 Я

1 0

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Система технической диагностики динамических объектов, с одержащая по числу m функциональных элементов динамического объекта m алгебраических сумматоров, а также по числу D диагностических сигналов, блок D временных дискрими— наторов и по числу п параметров функциональных элементов п каналов нелинейного дискриминирующего преобразования, каждый из которых включает последовательно соединенные нелинейный элемент, квадратор, интегратор и компаратор, установочные входы интеграторов объд»»нс ны и соединены с входом задания управляющих импульсов системы,отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования динамических параметров, система дополнительно содержит (m+1) é алгебраический сумматор, (n+1)-й квадратор, (n+!)-й интегратор, (и+1)-й компаратор, (m+1)-ю модель функциональных элементов динамического объекта, m элементов ИЛИ, m первых и второй элементы НЕ, тп пар первых, вторых и третьих элементов И, генератор тактовых импульсов и два счетных триг.гера, выходы вторых элементов И соединены с выходами системы, вход и выход каждой модели функционального элемента связаны соответственно с входом моделируемого элемента и с входом первого слагаемого соответствующего алгебраического сум1матора> вход второго слагаемого которого подключен к выходу того же моделируемого элемента, а выход — к входам нелинейных элементов> соответст5 1587

В компараторах 12, происходи г по1 роговое оценивание Я . относ»»тельно по1 рогс в 8,,;, Результат опенивания — логич ес кие сигналы.

Полученные с выходов компараторов

12 логические сигналы используются для получения информации об отказавших параметрах. Для этого они предварительно собираются по ИЛИ на эле— ментах 13, так для Н = + L .

> 1 (б(В случае исправных моделей и нормально функционирующего по всем динамическим параметрам объекта 8 на выходах всех компараторов 12. (сигналы !

L;) присутствует низкий логический 2Р потенциал что соответствует логическим 0 на всех выходах системы 7 .

Пусть модели 11 исправны, а отказал, например, i-и параметр в j — ì функциональном элементе. Тогда на выхо-25 де. L . имеется высокий логический лов

i т енциал . Такой же потенциал есть и на выходе T „,, поскольку ре»1» акция объекта 8 на входное воздействие х (t) при i-м параметре 30 Bx

> ушедшем за поле допуска, не совпадает с .эталонным сигналом Z (t), формируемым моделью 1 „1+1. Совпадение вы— соких потенциалов на вхс.де элемента

15 1 (сигналы н „. и T. „б,) цаег логи- 35 ческую "1" на выходе Г,, которая совместно с логической "1" сигнала Ь и » на выходе блока 16 (Р и !. ) образу10 ет совпадение на входе логического и элемента 21 .. На выходе Y, присут- 4р ствует высокий потенциал, означающий отказ i ãî параметра.

В случае, когда объект 8 нормально функционирует по всем параметрам, а неисправна — я модель, в которой 45 существенно отклонился от номинального значения модельный коэффициент, соответствующий i-му параметру, на выходе !. также имеется высокий ло„! гический потенциал, однако, поскольку объект является нормально функцио— нирующим, реакция х б,„(t) совпадает с эталонным сигналом Х,„„(t) . На выходе L „„— логический "0", который, пройдя через элемент 141, дает совпа- 55 дение с сигналом Н » на входе элемента 15 . Результатом этого является высокий потенциал на выходе F 1р. Пройдя через блок 16, он дает на выходе

468 6 1 логическую "1", соответствующую отказу j è модели °

В случае одновременного отказа какой-".èáî модели и выхода из допуска параметра высоким потенциалом инцицируется отказ по параметру, как наиболее опасньп» с точки зрения последствий и первоочередный для принятия решения в сравнении с отказом модели.

Аналогично функционирует система в случае отказа сразу нескольких параметров или нескольких моделей.

Для подавления импульсных помех

Д7 1 с длительностью меньшей чем

"1

ТаН вЂ” — все логические сигналы проходят через блок 16 временных дискриминаторов.

1 58 j468

Фиг. 7 нующнх данному моделируемс му лемен— ту динамического объекта, выходы компараторов, соответствующих диагностическим параметрам каждого j-го функ5 ционального элемента, соединены с входами j --r o элемента ИЛИ, выходом подключенного к первым входам пер-. вых — вторых элементов И 1-й пары, второй вход первого элемента И j и пары соединен с выходом (п+1)-ro компаратора, который через каждый 1-й первый элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И j — и пары, выходы всех компараторов и первых вторых элементов И подключены к со-, 1 ответствующим информационным входам блока временных дискриминаторов, вы— ходы которого, соответствующие отказам моделей функциональных элементов, 2О являются первыми диагностическими выходами системы, i) выход блока нрел1снных дискриминаторов, со< тветстнующий отказу каждого j-го функциональccorn элемента, подключен к первым входам третьих элементов И соответствующих диагностическим параметрам j-го функционального элемента, вторые входы которых подсоединены к выходам блока временных дискриминаторов, соответствующих отказам диагностических пара— метров j-го функционального элемента динамического объекта, выход тактового генератора импульсов соединен со счетным входом первого счетного триггера и через второй элемент НŠ— со счетным входом второго счетного триггера, прямые и инверсные выходы счетных триггеров подключены к соответствующим управляющим входам блока временных дискриминаторов.

1581468

1587468 л

Ут юн ю л

"т л

4 i+r

Y -к

?. л

Lp

Составитель С.Демиденко

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Сердокова - Корректор Т.Палий

Заказ 2418 Тираж 659 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. Ужгород, ул. Гагарина, 101