Многоканальное устройство функционального контроля

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для технической диагностики динамических систем. Цель изобретения - повышение достоверности функционального контроля. Устройство содержит источники эталонного сигнала, сумматоры, нормализаторы, нелинейные элементы, квадраторы, интеграторы, компараторы, временные дискриминаторы, генератор импульсов, делители частоты, триггеры, схемы совпадения, элементы И. Анализируемый сигнал с выхода сумматоров сжимается в динамическом диапазоне адаптивным нормализатором в соответствии с динамическими диапазонами следующих за нормализатором контрольных узлов устройства, импульсные помехи подавляются цифровыми фильтрами на временных дискриминаторах. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

< 1)5 С 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

1 (21) 4491362/24-24 (22) 10 ° 10 ° 88

<46) 30.09.90. Бюл. II 36 (72) С.В.Кочетков и P.Н.Лопарев (53) 621.316.7(088.8) (56) Киселев Н.В. Техническая диагностика методами нелинейного преобразования. Л.: Энергия, 1980, с ° 16.

Авторское свидетельство СССР 1 1182493, кл. С 05 В 23/02, 1983. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для технической диагностики динамических систем. Цель изобретения

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для технической диагностики динамическихсистем.

Цель изобретения - повышение дос-. товерности функционального контроля, На фиг. 1 и 2 представлена схема устройства; на Фиг. 3 - схема временного дискриминатора; на Фиг.4.схема нормализатора; на Фиг. 5 - временные диаграммы работы устройства.

На Фиг. 1 и 2 обозначены вход 1 (входной сигнал X(t) источники 2 эталонного сигнала Z(t), сумматоры

3, нормализаторы 4, нелинейные элементы 5, квадраторы 6, интеграторы

7, источники 8 пороговых напряжений, . компараторы 9, временные дискриминаторы 10 выходы 11 дискриминаторов

1О, генератор 12 импульсов, делители

iSU„„159 1 А 1 повышение достоверности функционального контроля. Устройство содержит источники эталонного сигнала, сумматоры, нормализаторы, нелинейные элементы, квадраторы, интеграторы, компараторы, временные дискриминаторы, генератор импульсов, делители чагтоты, триггеры, схемы совпадения, элементы И. Анализируемый сигнал с выхода сумматоров сжимается в динамическом диапазоне адаптивным нормализатором в соответствии. с динамическими диапазонами следующих за нормализатором контрольных узлов устройства, импульсные помехи подавляются цифровыми фильтрами на временных дискриминаторах. 5 ил. (13 частоты, триггеры 14. элемент

НЕ 15 выходы 16 нормализаторов 4, схемы 17 сравнения, элементы И 18 и выходы 19 каналов.

Временной дискриминатор 10 образую- {Фиг. 3) элементы И-НЕ 20, элементы НЕ 2I и элемент И 22.

Нормализатор 4 включает (Фиг.4) .управляемый усилитель 23, детектор

24 модуля, компараторы 25, элементы

И 26, реверсивный счетчик 27 и де. шифратор 28.

В качестве источников 2 эталонных сигналов могут быть использованы динамические модели объекта контроля, являющиеся его Функционально-топологическими аналогами.

Устройство работает следующим образом.

1596311

W у(0) Ri

R.

i D hIl

+ А .к (1)Я, 25. (2) c R... к„., ак

40

У„(0) /D, 55

Классификация реакции контролируе", мого динамического объекта X(t) по классам работоспособности, задаваемым эталонами Z(t) осуществляется по величине меры близости т„

S,. .= J Iy;(X(t) — Z,(с)j ddt, о где у. " оператор нелинейного пре- 10

1 образования в i-м канале контроля;

Т„ - время анализа (накопления).

Нелинейное преобразование рассчитывается для каждого. из и параметров объекта контроля. Пусть оно имеет вид где А ; - постоянные коэффициенты () = 1, г);

К (t) — нормализованный разност.1 ный сигнал, К;(t) =

= х() — к,.(t).

Формирование сигнала R осуществляется в сумматоре 3., на первый

1 вход которого поступает сигнал X(t) с выхода контролируемого объекта, а на второй вход — сигнал Z,. от источника 2, В нормализаторе 4; разностный сигнал R усиливается управЛяемым усилителем 23, передаточная функция которого может принимать m значений (фиг. 4): где Б„(О) - значение при N ; ;= О;

N, — код на масштабном выходе нормализатора;

В, — диапазон изменения R,, cooTветствуЮщий единице

N1.

Сигнал R детектируется по абсо1, 50 .лютной величине детектором 24 моду- . ля, на выходе которого имеется сиг- нал (11 — передаточная функция де-, тектора): в.z, - ы,,(о)!к,.g .

Сигнал R>,. сравнивается с порога" ми, связанными соотношением R ..

12

- 0 К;,, на компараторах 25, и 25 .1

Выходной сигнал усилителя 23 с учетом мультипликативного характера работы нормализатора 4,, при котором

R,. = R»,.D равен

При выполнении условия

Ri1 высоким логическим уровнем с компаратора 25 открывается элемент И 26, через который на инверсный счетный вход "-1" счетчика 27 поступают импульсы Т от генератора 12 через делитель 13, частоты. Каждому состоянию счетчика 27 соответствует код

М °,на масштабных выходах 16 ., преоб1 разуемый дешифратором 28 в сигнал управления передаточной функцией усилителя 23.

Каждое переключение счетчика вызывает уменьшение передаточной функции усилителя и сигнала R,. в D, раз. Это происходит до выполнения условия при котором оба элемента И 26, и 26 закрыт .

При переключении счетчика 27 в значение максимальной цифровой составляющей . íà m-м выходе дешифратора 28 появляется управляющий сигнал, который включает минимальную ступень усиления усилителя 23 и закрывает элемент И 26, предохраняя нормализатор 4; от циклического переключения (неустойчивое состояние) при сохранении усиловия (1).

Такое состояние сохраняется, пока не наступит выполнение условия

R gi (R при котором открывается элемент Й 26, (высокий логический уровень на выходе компаратора 25,), пропускающий импульсы Т-„ на прямой счетный вход "+1" счетчика 27, переключение которого вызывает увеличение передаточной функции усилителя

23 и сигнала R" B D, раз. Переключение происходит до выполнения условия (2).. При минимальном значении

I N на первом выходе дешифратора 28 появляется управляющий сигнал, под ключающий ступень максимального уси

5 1g963 ления усилителя 23 и закрывающий элемент И 26, предохраняя нормали-! затор от циклических переключений.

Период повторения Т„ выбирают больше времени, необходимого для однократного переключения всех элеменTob нормализатора 4 .. !

Нормализация исходного сигнала

R; эквивалентна дискретному масштабному динамическому и реобра зова нию, сжимающему его динамический диапазон, причем с аналогового выхода снимае ся нормализованный сигнал

R .., изменяющийся в узком диапазоне ! значений, выбранном в соответствии с динамическими диапазонами следующих за нормализатором 4; элементов и параметров интегрирования и сравнении узла оценки. Код Н;, снимаемый 20 с выходов 16;, несет информацию о степени сжатия.

Коэффициенты деления управляемых делителей 13, и 13 частоты определяют соотношение Т, Т„ и Т»: Т„

=!,Т; Т,=п2Т.

Для задания Т,„обычно выбирают самую большую постоянную времени в . динамике контролируемого объекта макс и принимают Т = (3 - 5) макс 30 т.е. осуществляют выбор rn

В связи с тем, что каждый i-й параметр (о(,.) при Фиксированном отк-. лонении изменяет выходной сигнал контролируемого объекта на вполне определенную величину, которая харак- З теризуется Функцией чувствительности аых()

Я()—

40 появляется возможность упорядочить все множества параметров 1 (; ) на функции чувствительности. В резуль" тате формируется упорядоченный ряд 4> параметров и соответствующий ему упорядоченный ряд источников эталонного сигнала Z ..(t). из которого на-! ходят первый и последний члены этого ряда, соответствующие минималь" ной и максимальной функции чувствительности. Пусть (фиг. 1) ими являются Z,(t) и Е „(t). На сумматоре

3 „„ Формируется разностный сигнал к „+! = Z „(t) — Z,(t), который пос- 55 тупает на нормализатор 4 „„ . Формируемая на выходе 16 „„ кодовая ком бинация N „+ параллельно поступает на схемы 17, сравнения, где проис11 6 ходит сравнение ее с соответствующими кодами, получаемыми из каналов контроля каждого параметра. В случае совпадения кодовых комбинаций (степеней сжатия динамических диапазонов) на выходах С; присутствуют высокие логические уровни, открывающие элементы И 18, через которые

1 на в !ходы 19,. проходит контрольная информация с выходов 11, -дискрими-. наторов 10; °

При несовпадении кодов из-за отказа элементов 2, 3,. или 4; происходит блокирование соответствующего элемента И 18 низким логическим

1 уровнем С,, поскольку реализовано логическое выражение К; = С; o(;.

Таким образом, вводится дополнительная блокировка, связанная с достоверностью формирования раэностных сигналов и их нормализации. Кроме .. того, когда при исправных элементах

2,, 3., или 4; происходит нарушение работоспособности объекта, а следующие за нормализатором 4 . элементы имеют также неисправность, не позволяющую накопить достаточное значение меры близости S;, блокируется прохождение ложной информации о том, что в объекте нет нарушения работоспособности.

Выходной сигнал элемента 5 .

R. (t) = q(R ., (t) j = А<,R (t) +

+ А R! (t) возводится в квадрат квадраторами

61, а затем интегрируется на интервале Т интеграторами 7,.: т„ я, = 1 к, (!.)d! . о

Результат сравнения на компараторах 9, меры близости S (накопленное напряжение) с пороговым значением

S,. (напряжения источников 8,) в виде логического сигнала логический ноль, если S1

4 = логическая единица, если S; S « поступает на основной вход временного дискриминатора 10. При этом логический ноль соответствует состоя", нию контролируемого объекта при допустимом значении i-го динамического параметра, а логическая единица при недопустимом.

1596311

15

Функционирование временного дискриминатора 10 происходит в соответствии с временной диаграммой, показанной на фиг. 5. В дискриминаторе

10 подавляются импульсные помехи

Т„ длительностью дС, д,, где

На синхровходы дискриминатора 10 поступают импульсные сигналы Q„, („, (, (), сформированные от импульсной последовательности Т триггерами (фиг. 1), причем ) 4 t,.

Импульсная помеха в зависимостй от ее временного расположения подавляется в одном из RS-триггеров, причем это положение может быть произвольным. Сигнал 1.; по отношению к

Ь; запаздывает íà << и не содержит импульсных помех, которые характерны для обьектов, включающих источники силовых импульсных электромагнитных полей.

Формула изобретения

Многоканальное устройство функционального контроля, содержащее в каждом канале источник эталонного сигнала, сумматор, нелинейный элемент, квадратор, интегратор и компаратор, вход устройства соединен с первыми входами сумматоров, в каждом канале выход источника эталонного сигнала подключен к второму входу сумматора, выход нелинейного элемента сое-. динен с входом квадратора, выход которого подключен к входу ийтегратора, выход которого соединен с входом компаратора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения .достоверности контроля, устройство содержит генератор импульсов, пере вый и второй триггеры и делители . частоты, элемент HF, сумматор и нормализатор и в каждом канале нормализатор, временной дискриминатор, схему сравнения и элемент И, выход генератора импульсов подключен к входам первого и второго делителей частоты, входу первого триггера и входу элемента НЕ, выход которого соединен с входом второго триггера, выходы источников эталонного сигнала первого и последнего каналов соединены с входами сумматора уст ройства, выход которого подключен к информационному входу нормализатора, в,каждом канале выход сумматора подключен к информационному входу нормализатора, синхровход которого подключен к выходу первого делителя частоты, информационный и масштабный выходы нормализатора каждого канала соединены с входом нелинейного элемента и первым входом схемы сравнения, выход которой подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с выходом канала, выход компаратора соединен с информационным входом временного дискриминатора, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход второго делителя частоты соединен с входами установки начальных условий интеграторов каждого канала, прямые и инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первого по четвертый синхровходами временного дискриминатора каждого канала, масштабный вь;од нормализатора подключен к второму входу схемы сравнения каждого канала.

М;

Х

2ю

7) (t г;

Z)

hl)

П" 1

1 5963 >

Фиг, 1

Фиг. 2

15963 !1 6;

1596311

Составитель А.Андерсон

Техред М,Ходапич Корректор А.Обоучар Редактор. А.Огар

Заказ 2909 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", г. Ужгород, ул. Гагарина,101