Устройство для непрерывного диагностирования линейных динамических систем

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного диагностирования в процессе работы устройств, которые описываются системой линейных дифференциальных или разностных уравнений . Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования. С этой целью в устройство, содержащее генератор тестовых воздействий, два сумматора , блок вычитания, генератор эталонных реакций и блок сравнения, введены коррелятор , аналого-цифровой преобразователь, два регистра, генератор тактовых импульсов , блОК СИНХрОНИЗаЦИИ И блОК ИНДИКс (ИИ. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. .ь ())(Пй(йй -, Б» БЛ, :.) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4453376/24 (22) 30.06.88 (46) 30.01.91. Бюл. N. 4 (72) С.С.Тарашкевич, В.М.Соловьев, 8,6,Шаповал, Ю.К.Воронов, Г,И.Голиков и А,А.Огеенко (53) 681,32 (088.8) (56) Патент США N . 4Л34195, кл. G 06 F 11/00, опублик, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 503242, кл, G 06 F 11/22, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N. 983710, кл. G 06 F 11/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного диагностирования в процессе работы устройств, которые описываются системой линейных дифференциальных или разностных уравнений.

Цель изобретения — повышение достоверности непрерывного диагностирования линейных динамических систем в рабочем режиме, На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — пример реализации блока сравнения; на фиг.3 — генератор эталонных реакций; на фиг.4 — коррелятор; на фиг.5 — блок синхронизации; на фиг.б — временная диаграмма работы устройства; на фиг.7 — генератор тактовых импульсов; на фиг.8 — генератор тестовых воздеиствий; на фиг,9 — блок вычитания.

Устройство (фиг.1) содержит первый сумматор 1, генератор 2 тактовых импульЦ„Я „„1624454 А1 (я)л G 06 F 11/00, G 01 P 31/28 (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного диагностирования в процессе работы устройств, которые описываются системой линейных дифференциальных или разностных уравнений. Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования. С этой целью в устройство, содержащее генератор тестовых воздействий, два сумматора, блок вычитания, генератор эталонных реакций и блок сравнения, введены коррелятор, аналого-цифровой преобразователь, два регистра, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации и блок индик,.;ии, 9 ил. сов, генератор 3 тестовых воздействий, блок

4 вычитания, второй сумматор 5, коррелятор б, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, первый и второй регистры 8 и 9, блок 10 сравнения, генератор 11 эталонных реакций, блок 12 синхронизации, блок 13 индикации, диагностируемую систему 14, состоящую из основной и резервной линейных динамических систем 15 и 16(основного и резервного обьектов контроля) и имеет информационный вход 17 и информационный выход 18, Причем первый и второй информационные входы сумматора 1 соединены соответственно со входом устройства 17 и выходом генерат.>ра 3, а выход сумматора 1 соединен с первым входом диагностируемой системы 14 (входом объекта 15). Первые информационные входы блока 4 вычитания и сумматора 5 соединены с первым выходом диагностируемой системы 14 (выходом объекта 15), а вторые информационные входы блока 4 и сумматора 5

1624454

",oê. ге .::; вторым выходом диагностиру .:мй ;;; - ь: 14 (вь;ходом объекта 16).

Вь:,,д зг:;.э 4 в„ьчитания является инфор .э ци он и, м з"" ходом 18 устройства, выход г; . г„.=;оьэ 3 тестовых воздействий соединен со вторым входом диагностируемой систсмь; 14 (входом объекта 163 и входом 6 коррелятора 6, вход 6; которого подключен к в.,ходу су лмэтора 5, а выход соединен с информа ционным входом преобразователя

7. Информац 1онные pxopbl регистров 8 и 9

:о< линены гоо гветственно с информацион,ыми в.:ход=ми преобразователя 7 и, енс а1ора 11 эталон.-алых реакций, à информационные в: ходы регистров 8 и 9 соеди.:ечы с nepnsiv (10) и вторым (10)

"чформэционньнли входами блока 10 сравнения, Первыв инверсный выход блока 1Э оединен "о входом блока 13, а второг пря .ои выход подключен ко входу(111) номера

-,".ста генеГатора 11, выход признака начала гесга которогп соединен со входом блока

12. Перг,ый выход блока 12 соединен со вхо,,;о (1 Я начальной установки генератора

11, а второй выход блока 12 соединен со входа 1 (10з) начальной установки блока 10 ,:эвнония. Выход генератора 2 тактовых и .пул ".oi: соединен с тактовым входо л ге

i. =p юо ээ тес1оаь х воздействий входо л пэиращення преобразователя 7, синхровхо ом (1! з) ген;р -т:. p3 ) 1 эталонных реакций, :инх;овходами первого и второго регист . з 3 9 и ".пнхровходом (10л) блока 10

„-равнения. =.лок 10 сравнения (фиг,2) содерцифрова . «омпаратор 19, триггеры 20 и .ент 22 1ЛИ, элемен 23 HF и линию

24 задержки,:,.неоатор 11 эталонных реакн л (4i Iã. " сс.держит элемент 25 И, счетчик пзограм».. руэмую постоянную память ,! (Коррелятop (фиг. ..) сорержи1 линии 8, 282, „., ".Е1, гацержки, перемножители

2" ъ 2 32, 29з,, 29k -1, интеграторы 301, 302, ::0 30 iи м э р1

Блок 12 си .хронизации (фиг,5) содерж,т дешифратор 32 и кдущий мультивибp2rop 33 Генератор 2 тактовых импульсов (фиг.7) с держит ементы 34-36 И, резисторы 37 и 38, конденсаторы 39 — 41 и кварцевый резонатор 42, Генератор 3 тестовых ьоздойствий (фиг.8) содержит регистры 43—

14 сдви.;:, сумматоры 45 — 47 по модулю два, э .Мм нт 48 I1: v резисторы 49 — 51.

Блок 4 вычитания (фиг,9) содержит операц онный усилитель 52, резисторы 53 — 58 и кгв до сатор 59.

Устройство работает следующим обра.ом, В процессе обоаботки информации ос:е .ной -..игна1:: сс входа 17 и тестовый

10 i5

55 сигнал t с выхода генератора 3, складываясь в сумматоре 1, поступают на вход основной линейной динамической системы 15, где они обрабатываются в соответствии с функцией этой системы L. Одновременно на вход дополнительной линейной динамической системы 16 поступает тестовый сигнал t c выхода генератора 3. Выходные сигналы основной и дополнительной линейных динамических систем L(x+ t) и Lt соответственно вычитаются в блоке 4. В итоге на выходе 18 формируется реакция основной линейной динамической системы Lx на сигнал х на входе 17.

Известно, если автокорреляционная функция тестового сигнала ведет себя как д -функция, то взаимная корреляционная функция входного и выходного сигналов является импульсной характеристикой линейной системы. Пусть тестовый сигнал t, основной сигнал на входе 17 — х, Так как сигналы х и t независимы, то их взаимная корреляционная функция R>,Я r) = О.

Учитывая, что взаимная корреляционная функция сигналов на входе и выходе линейной системы является сверткой автокорреляционной функции входного сигнала и ее импульсной характеристики для диагностируемой системы справедливо выражение:

Rzc<, (t ) = Йс t(т ) (т), (1) где 02 1 t(т) — взаимная корреляционная функция тестового сигнала на входах и суммы реакций на тестовый сигнал на выходах диагностируемой системы, Я Я t:) — автокороеляционная функция тестового сигнала

h(т ) — импульсная характеристика диагностируемой системы.

Учитывая, что задается тестовый сигнал, у которого автокорреляционная функция Р (s ) = д (т ), иэ выражения(1) следует, что

В2 д(т ) = h (t ) (2)

На вход 61 коррелятора 6 с выхода сумматора 5 поступает сигнал 2Lt + Lx, на вход 62 г,оступает тестовый сигнал t с выхода генератора 3. Коррелятор измеряет взаимную корреляционную функцию между сигналами 2Lt и t, которая согласно выражения (1) при условии, что автокорреляционная функция сигнзла t близка к д-функции и является импульсной характеристикой диагностируемой системы 14. Генерирование тестового сигнала с заданными характеристиками осуществляется с помощью сдвигового регистра с обратными связями, позволяющего получать периодическую псевдослучайную последовательность

1624454

Работа устройства в динамическом режиме.

Первый отсчет измеряемой импульсной характеристики диагностируемой системы

5 14, преобразованный в цифровой код преобразователем 7 и соответственно первый отсчет эталонной импульсной характеристики, хранящийся в памяти 27 по нулевому адресу, через регистры 8 и 9 поступают на

10 первый и второй входы компаратора 19 (фиг.2).

В случае равенства кодов на выходе компаратора 19 появляется высокий уровень напряжения, который через время за15 держки тактового импульса в линии 24 задержки, определяемое окончанием переходных процессов сравнения, поступает на вход триггера 20, на выходе которого появляется высокий уровень напряжения, по ко20 торому триггер 21 устанавливается в единичное состояние и разблокирует прохождение тактовых импульсов через элемент 25 на счетный вход счетчика 26.

Очередным тактовым импульсом с по25 мощью счетчика 26 выбирается следующий адрес памяти 27 (фиг.3), по которому хранится соответствующий отсчет эталонной импульсной характеристики, Этот отсчет сравнивается в блоке 10 сравнения с соот30 ветствующим ему отсчетом измеряемой импульсной характеристики, поступающим с выхода преобразователя 7, На выходе элемента 22 присутствует высокий уровень напряжения, на выходе элемента 23 — низкий

35 уровень напряжения, блок 13 находится в прежнем нулевом состоянии в случае равенства соответствующих отсчетов. По окончании сравнения импульсных характеристик блок 12 по коду последнего адреса устанав40 ливает в исходное состояние блок 10 сравнения и генератор 11 эталонных реакций.

Если сравниваемые отсчеты не равны, то на выходе компаратора 19 (фиг.2) появляется низкий уровень напряжения, который по5 ступает через триггер 20 на первый вход элемента 22, на второй вход которого с инверсного выхода триггера 21 подается низкий уровень напряжения. В результате на выходе элемента 22 присутствует низкий

0 уровень напряжения, на выходе элемента

23 — высокий уровень напряжения, который устанавливает триггер блока 13 в единичное состояние и загорается красный светодиод.

Процесс сравнения повторяется с перио5 дом, определяемым периодом ПСП (псевдослучайной последовательности). (ПСП), у которой автокорреляционная функция близка к д-функции. Сигнал с выхода коррелятора 6 в аналоговой форме поступает на вход преобразователя 7, где он преобразуется в цифровую форму и далее поступает на вход регистра 8 в параллельном коде, С первого выхода генератора 11 сигнал эталонной импульсной характеристики диагностируемой системы в виде цифрового параллельного кода поступает на вход регистра 9, Посредством тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора

2 на вход приращения преобразователя 7, вход 11з генератора 11 и синхровходы регистров 8 и 9 и блока 10 сравнения, осуществляется синхронное сравнение отсчетов эталонной и фактической импульсной характеристик в блоке 10 сравнения (поступающих на его информационные входы соответственно с информационных выходов регистров 8 и 9). Результат сравнения отображается блоком 13. После окончания сравнения импульсных характеристик блок 12 устанавливает генератор 11 и блок

10 в исходное состояние и далее процесс сравнения повторяется. В случае несоответствия измеряемой импульсной характеристики эталонной в блоке 13 загорится красный светодиод (блок 13 индикации выполнен на О-триггере, к прямому и инверсному выходам которого подключен соответственно зеленый и красный светодиоды).

Исходное состояние.

В исходном состоянии тактовые импульсы с выхода генератора 2 поступают на вход генератора 3 тестовых воздействий, который вырабатывает тестовый сигнал в виде ПСП. Тестовый и основной сигналы, складываясь в сумматоре 1, поступают на вход основной линейной динамической системы 15 и обрабатываются в соответствии с ее функцией. Одновременно на вход дополнительной линейной динамической системы 16 поступает тестовый сигнал с выхода 4 генератора 3, выходные сигналы основной и дополнительной линейных динамических систем 15 и 16 вычитаются в блоке 4, В итоге на выходе 18 формируется реакция основной линейной динамической системы 15 на 5 основной сигнал. С выхода коррелятора 6 сигнал, равный внутренним шумам, поступает на вход преобразователя 7 и далее в цифровом коде через регистр 8 поступает на первый информационный вход (10 ) бло- 5 ка 10, на второй информационный вход(10 ) которого с генератора 11 через регистр 9 поступает цифровой код первого отсчета эталонной импульсной характеристики, хранящейся в памяти 27 генератора 11.

Формула изобретения

Устройство для непрерывного диагностирования линейных динамических сисi Ы4154 ем, содержав., ее генератор тестовых воздействий, два сумматора, блок вычитания, ге;ерагор эталонных реакций и блок сравнения, причем первый информационный вход первого сумматора является входом задания теста устройства, второй информационный вход первого сумматора соединен с выходом генератора тестовых воздействий, выход первого сумма гора является выходом устройства для подключения к входу основного объекта контроля, первые информационные входы блока вычитания и второго сумматора объединены и являются входом устройства для подключения к выходу основного объекта контроля, а вторые информационные входы блока вычитания и в1орого сумматора также объединены и образуют вход устройства для подключения к выходу резервного объекта контроля, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования, оно содержит коррелятор, аналого-цифровой преобразователь. два регистра, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации и блок индикации, вход которого подключен к и версному выходу блока сравнения, выход генератора тестовых воздействий является выходом устройства для подключения к входу резервного объекта контроля, выход блока вычитания является информационным выходом устройства, первый и второй информационные входы и выход коррелятора соединены соответственно с выходом вто5 рого сумматора, выходом генератора тестовых воздействий и информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу генератора те10 стовых воздействий, входу приращения. аналого-цифрового преобразователя и синхровходам генератора эталонных реакций, первого и второго регистров и блока сравнения, первый и второй информационные вхо15 ды и прямой выход которого соединены соответственно с выходами первого и второго регистров и входом номера теста генератора эталонных реакций, информационные входы первого и второго регистров

20 подключены соответственно к информационному выходу аналого-цифрового преобразователя и информационному выходу генератора эталонных реакций, а вход и первый и второй выходы блока синхрониза25 ции соединены соответственно с выходом признака начала теста генератора эталонных реакций, входом начальной установки этого же генератора и входом начальной установки блока сравнения.

1624454

1624454

Юл. 7

ИЕ о

Вык

Чиг,б

А.З

ЬА17

8ЫХ

6А.З

Вых

ВЛ.15

L(X it) ВьаfB

L (я) q НАЧАЛО

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

1624ч54

Ц 1

СТНРОВАННЯ

tg ОХОНЧАННЕ

4ВАГНОСТИРОВАННЯ

1624454

От 6Л.

5л.h, б,<6 аЛ8

От

ЧигУ

Редактор А.Долинич

Заказ 191 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель Г,Виталиев

Техред M.Mîðãåí Tàë Корректор Л,Патай