Устройство диагностирования динамических систем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Щ)5 G 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4759970/24 (22) 16.11.89 (4e) 15.08.92. Бюл. V 30 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Л.А.Мироновский и 6.Л.Саяпин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1119032, кл. G 06 G 7/02, 1984.

Мироновский Л.А. Функциональное, диагностирование, динамических систем (обзор) - Автоматика и телемеханика, 1980, М 8, с. 96 - 121.

Управление вычислительными процессами./Под ред. М.Б.Игнатьева., Изд-во ЛГУ, 1973, с. 165 - 169 (прототип).

„„SU „„1755258 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДИ

НАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Сущность изобретения; устройство содержит 2 группы интеграторов 2, 3; 2 сумматора 4, 5; 2 группы фильтров 6, 7; 1 группу сумматоров 8;

1 группу пороговых элементов 9;

1 дешифратор 10 и 1 индикатор 11.

1 - 2 - 4 - 6 - Ь - 9 - 10 - 11, 1 - 3 - 5 - 7 — 8, 1 - 4, 1 — 5.

1 ил.

3 17552

Изобретение относится к автоматическому управлению и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики линейных блоков непрерывных динамических сис5 тем и систем автоматического управления.

Известно устройство для контроля инерционных звеньев, содержащее эталонное инерционное звено, подключенное к входу инвертора, выход которо=

ro подключен к первому входу первого сумматора, вторыми входами подключенного к входам N контролируемых 15 инерционных звеньев, генератор тестовых сигналов, две группы вторых сумматоров, И+1 пороговый элемент. и дешифратор, выход которого связан с блоком индикации, управляющий вход дешифратора через пороговый элемент подключен к выходу первого сумматора, . первые входы вторых сумматоров первой группы подключены к входу генератора тестовых сигналов и к входу эталонного инерционного звена, выход которого подключен к вторым входам этих сумматоров, выход каждого второго сумматора первой группы подключен соответственно к входам контролируемых инерционных звеньев, входами соединенных с первыми входами каждого второго сумматора второй группы, к вторым входам которых подключены выход инвертора, выходы вторых 35 сумматоров второй группы подключены к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с информационными входами дешифратора.

Недостатком данного устройства является невозможность диагностирования тех звеньев системы, которые недоступны для измерения, так как для установления Факта неисправ 45 ности инерционного звена необходимо обработать его выходной сигнал не-посредственно. Косвенный анализ в данном случае невозможен.

Известно также устройство, со50 держащее цепочку последовательно соединенных интеграторов, охваченных обратной связью через выход последнего интегратора, который соединен с одним из входов весового сумматора, остальные входы которого подключены к выходам контролируемой динамической системы, а они, в свою очередь, так же . как и входные сигналы сис-. темы связаны с входами всех интеграторов.

Недостатком этого устройства яв" ляется невозможность определения места возникшей неисправности, так как оно предназначено для установления факта наличия неисправности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство диагностики, позволяющее локализовать неисправности, искажающие один из выходных сигналов динамической системы, которое содержит две цепочки последовательно соединенных интеграторов, первый и второй сумматоры, группу сумматоров,, число которых больше на два числа выходов системы, причем входы системы подключены к входам каждого интегратора обеих цепочек, выходы системы связаны с входами первого и второго сумматоров, выход каждой цепочки соединен с другим входом первого и второго сумматоров соот-. ветственно и одновременно с входами всех интеграторов своей цепочки, выход первого сумматора соединен с первыми входами группы сумматоров, а выход второго сумматора - с вторыми входами сумматоров этой же группы.

Недостатком устройства является невозможность локализации дефектов, искажающих внутренние, недоступные для контроля, сигналы динамической системы. Это связано с тем, что в общем случае дефект одного из внутренних сигналов вызывает искажение сразу нескольких выходных сигналов, что противоречит логике работы данного устройства.

Цель изобретения - повышение достоверности диагностики путем определения номера искаженного внутреннего сигнала объекта диагностирования, что позволяет увеличить глубину поиска неисправности и тем самым сократить время на ее поиск и устранение.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее группу сумматоров, первый и второй сумматоры, первую и вторую группы из k интеграторов,,первые информационные входы интеграторов обеих гРУпп обРазуют первую группу инфор1 мационных входов устройства, предназначенных для подключения входбв" объекта диагностирования, выходы которого подключены к второй группе информационных входов устройства, которую образуют входы первого слагаемого первого и второго сумматоров выход k-ro интегратора первой. группы соединен с входом второго слагаемого первого сумматора и вторыми информационными входами интеграторов первой группы, третьи информационные входы с второго по k-й интегратор первой группы соединены с входами первого по (k-1)-й интегратор первой группы соответственно, выход k-го интегратора второй группы соединен с входом второго слагаемого второго сумматора и с вторыми информационными входами интеграторов второй группы, выходы с первого по (k-1) интегратор второй группы соединены с третьими информационными входами с второго по k-й интегратор второй группы соответственно, дополнительно введены первая и вторая группы фильтров, группа пороговых элементов, дешифратор и индикатор, входы которых соединены с выходами дешйфратора, входы которого соединены с выходами пороговых элементов группы, входы которых соединены с выходами группы сумма" торов, входы первого слагаемого которых соединены с выходами фильтров первой группы, а входы второго слагаемого соединены с выходами фильтров второй группы, входы последних соединены с выходами второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входами Фильтров первой группы, третьи информационные входы первых и четвертые информационные входы с втОрого по k-й интеграторов первой и второй группы подключены к второй группе информационных входов устройства.

Наличие связи выходных сигналов динамической системы со всеми интеграторами первой и второй групп интеграторов обеспечивает введение информации о внутренних дефектах для последующей обработки фильтрами обеих групп.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Входы U<,, „U> и выходы Y,..., Уз динамической системы через внеш755258 б ние разъем: ые соединения 1 связаны с входами каждого из интеграторов обеих групп 2 и 3 и одновременно выходы У< и У> соединены с первым

4 и вторым 5 сумматорами. Выход

k-го интегратора группы 2 также гоединен с входом сумматора 4 и одновременно с каждым из интеграторов

10 своей группы.. Таким образом соединены группы интеграторов 3 и сумматор

5. Выход 4 соединен с фильтрами 6 первой группы, а выход 5 - с фильтрами 7 второй группы. Выходы фильтроь . обеих групп попарно соединены с каждым из сумматоров группы 8, которые своими выходами через пороговые элементы 9 соединяются с входами дешифратора 10, а он своими выходами

20 с входами индикатора 1I.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с объекта диагностирования через внешний разъем 1 поступают

2 в контролирующую часть устройства, состоящую из элементов 2 - 5. Два контрольных сигнала Ь и вырабаты. ваются сумматорами 4 и 5 соответственно. При отсутствии дефектов они

30 равны нулю и описываются выражением =му+а, Г hlЧ» где Ь = 1 в вектор контрольных 2 сигналов, 35 Zl1

Z = . — вектор выходных сигZ j налов цепочек интеграторов 2 и 3

И - матрица, составлен4О ная из. коэффициентов сумматоров 4 и 5

Y - вектор выходных сигналов У<, ..У .

Число интеграторов в группах 2 и 3

4 равно k и рассчитывается по известной методике. По это" we методике -рассчитываются величины коэффициентов у элементов 2 - 5.

Диагностируемая сйстема описывается в пространстве внутренних сигналов Х ° ..X <

Х =АХ+ BU

Y = СХ, где X - вектор внутренних сигналов х„...х вектор входных сигналов

" - - Un

А,В,С вЂ” матрицы системы.

58 8

Допустим, что исказился сигнал Х на величину Х . При этом выражение (2) примет вид

7 1/552

При возникновении неисправности, искажающей один из сигналов X конт 1 рольные сигналы, и Ь отличаются друг от друга и не равны нулю. После обработки фильтрами 6 и 7 они сравниваются сумматорами ° При этом на выходах всех сумматоров, кроме одного, появятся ненулевые сигналы и цифровой код неисправности будет выработан группой пороговых элементов. Номер нулевого сигнал соответствует номеру искаженного сигнала системы..При помощи дешифратора

10 этот код преобразуется в соот- 15 ветству1ащее число и отображается на индикаторе 11.

Опишем методику расчета фильтров

6 и 7. Искажение (дефект) сигнала Х обозначим через $ Х;. Вектор ошибок Х внутренних сигналов Х связан с вектором Ь следующей зависимостью;

25 30

= W X, где с1„=ИС;

К. 1" 1С-1

МСА + (d, +-с1,„+... + — — d+QX

1 1 р" (1) с1 =МСА+«к1 С,..., « =

1- I

d CA — блоки матрицы

1 на блюда емо.-.ти по вектору Q ;

«„,d;,...,d, — матрицы, составленные из коэффициентов t-x, 2-х,..., k-x интеграторах групп

2 и 3 при выходных сигналах объекта диагностирования; р — оператор диффе= ренцирования.

Выражение (1) можно расписать в развернутом виде

L (=- W 1 I Х1+Ь gg 11 X +... +Ъ lп ЛXn

УizAХI+W 4 Х +...+Wg116 Х 1 (2)

Для того, чтобы один из выходных сигналов сумматоров 8 8 8и был равен нулю при искажении одного из сигналов Х необходимо, чтобы фильтры первои группы описывались передаточными функциями W," 4

Ы,,„, а фильтры второй группы — передаточными функциями Wll, И«2,. ° ., WIz. Сигналы сумматоров 8 будут при этом описываться выражениями б — — W„P -1) ц1 j = 1, и (3) Ь1= М1г ДХ

2 22 а выражение (3) запишется так

$g — 1 WzzQXp — W WIz X2=0, 1-"I j + О при j P 2.

В результате этого на индикаторе

11 отобразится цифра "2", которая соответствует номеру искаженного сигнала.

Формула изобретения

Устройство диагностирования динамических систем, содержащ1ее группу сумматоров, первый и второй сумматоры, первую и вторую группы из интеграторов, первые информационные . входы интеграторов первой и второй групп образуют первую группу информационных входов устройства для подключения входов объекта диагностирования, выходы которого подключены к второй группе информационных входов устройства, которую образуют входы первого слагаемого первого и второго сумматоров, выход к-ro интегратора первой группы соединен с входом второго слагаемого первого сумматора и вторыми информационными входами интеграторов первой группы, третьи информационные входы с второго по k-й интегратор первой группы соединены с выходами с первого по (k-1)-й интеграторов первой группы соответственно, выход k-го интегратора второй группы соединен с входом второго слагаемого второго сумматора и с вторыми информационными входами интеграторов второй группы, выход с первого по (k-1)-й интеграторов второй группы соединены с третьими информационными входами с второго по К-й интегратор второй группы соответственно, о т л ич а ю щ щ е е с я тем, то,с целью повышения достоверности диагностики путем определения номера искаженного внутреннего сигнала объекта диагностирования, в него введены первая и вторая группы фильтров, группа пороговых элементов, дешифратор и индикатор, входы которого соединены с выходами дешифратора, входы которого соединены с выходами пороговых элементов группы, входы которых

755258

Соста вител ь Ю. Саяпин

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор H.Касарда

Закав 2893 Тираж Подписное

РчИИПИ 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

9 соединены с выходами сумматоров группы, входы первого слагаемого которых соединены с выходами фильтров первой группы, а выходы второго слагаемого соединены с выходами фильтров второй группы, входы кото- . рых соединены с выходом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входами фильтров первой группы, третьи информационные входы первых и четвертые информационные

5 входы с второго rlo k-й интеграторов первой и второй групп подключены к второй группе информационных входов устройства.