Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы, подают тестовый сигнал определенным образом, определяют интегральные оценки выходных сигналов, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, определяя указанным выше способом интегральные оценки выходных сигналов, определяют отклонения выходных сигналов и интегральных оценок от номинальных значений, определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала. 1 ил.

 

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.

Известен способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала: пат. 2586859 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2015108550/08; заявл. 11.03.2015; опубл. 10.06.2016, Бюл. №16).

Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение дефектов только в непрерывной динамической системе.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала (Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала: пат. 2579543 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2014150981/28; заявл. 16.12.2014; опубл. 10.04.2016, Бюл. №10).

Недостатком этого способа являются большие вычислительные затраты, так как он предполагает вычисление отклонений выходных сигналов моделей, использующих измененную позицию входного сигнала.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы ƒj ном(t),j=1,…,k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts⋅N) в k контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов j=1,…,k дискретной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами , где , путем подачи на первые входы k блоков перемножения выходных сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал с шагом Ts, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts, дискретное интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1,…,k регистрируют, фиксируют число m рассматриваемых одиночных дефектов блоков, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек и каждой из m позиций входного сигнала, полученные в результате смены позиции входного сигнала после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают место подачи входного сигнала на выход каждого блока, подают через сумматор входной сигнал и находят дискретные интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра α и тестового сигнала x(t), полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из т моделей с различной (зафиксированной на выходах разных блоков) позицией входного сигнала j=1,…, k; i=1,…,m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков из соотношения

замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек Fj(α), j=1,…,k для параметра дискретного интегрального преобразования α, определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1,…,k, определяют нормированные значения деформаций интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы из соотношения

определяют диагностические признаки из соотношения

по минимуму значения диагностического признака определяют порядковый номер дефектного блока.

Таким образом, предлагаемый способ поиска неисправного блока сводится к выполнению следующих операций:

1. В качестве дискретной динамической системы рассматривают систему, например с дискретной интерполяцией нулевого порядка, с шагом дискретизации Ts, состоящую из произвольно соединенных динамических блоков, с количеством рассматриваемых одиночных дефектов блоков m.

2. Предварительно определяют время контроля ТK≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса дискретной системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.

3. Определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения .

4. Фиксируют число контрольных точек k.

5. Предварительно определяют нормированные векторы интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала на позицию после i-го блока каждого из m блоков для номинальных значений параметров передаточных функций блоков и определенного выше параметра α, для чего выполняют пункты 6-9.

6. Подают тестовый сигнал x(t) (единичный ступенчатый, линейно возрастающий, прямоугольный импульсный и т.д.) на вход системы управления с номинальными характеристиками. Принципиальных ограничений на вид входного тестового воздействия предлагаемый способ не предусматривает.

7. Регистрируют реакцию системы ƒj ном(t), j=1,…,k на интервале t∈[1, N] с дискретным шагом Ts секунд на интервале наблюдения [0,Tk] (где Тk=Ts⋅N) в к контрольных точках и определяют дискретные интегральные оценки выходных сигналов j=1,…,k системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами , с дискретным шагом Ts секунд, где , для чего выходные сигналы системы управления подают на первые входы k блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал с шагом Ts секунд, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts, дискретное интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1,…,k регистрируют.

8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов дискретной модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают позицию входного сигнала на выход блока, подают через сумматор входной сигнал и выполняют пункты 6 и 7 для одного и того же входного сигнала x(t). Полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с перемещенной позицией входного сигнала Yji (α), j=1,…,k; i=1,…,m регистрируют.

9. Определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после соответствующих блоков по формуле:

10. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t).

11. Определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек , j=1,…,k, осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7, применительно к контролируемой системе.

12. Определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек от номинальных значении ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1,…,k.

13. Вычисляют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы по формуле:

14. Вычисляют диагностические признаки наличия неисправного структурного блока по формуле (3).

15. По минимуму значения диагностического признака определяют дефектный блок.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефекта для дискретной системы, структурная схема которой представлена на чертеже (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).

Дискретные передаточные функции блоков:

номинальные значения параметров: K1=5; Z1=0.98; К2=0.09516; Q2=0.9048; К3=0.0198; Q3=0.9802. При поиске одиночного структурного дефекта в виде отклонения параметра первого блока на 10% (Q1=0.8), при подаче ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметра α=0.5 и Тк=10 с, при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков, путем смены позиции входного сигнала получены значения диагностических признаков по формуле (3): J1=0.056; J2=0.177; J3=0.090. Разность между третьим и первым диагностическим признаком может характеризовать апостериорную (практическую) различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.034.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра первого блока на 10% (Q1=0.8)) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J1=0.056; J2=0.177; J3=0.090. Различимость дефекта ΔJ=J3-J1=0.034.

Моделирование процессов поиска структурного дефекта при других случаях его проявления для данного дискретного объекта диагностирования, при том же параметре интегрального преобразования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения диагностических признаков.

При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Q2 на 10%, дефект №2): J1=0.616; J2=0.422; J3=0.579. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J2=0.157.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра Q2 на 10%, дефект №2) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J1=0.616; J2=0.422; J3=0.579. Различимость дефекта ΔJ=J3-J2=0.157.

При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Q3 на 10%, дефект №3): J1=0.081; J2=0.156; J3=0.039. ΔJ=J1-J3=0.043.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра Q3 на 10%, дефект №3) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J1=0.081; J2=0.156; J3=0.039. Различимость дефекта ΔJ=J1-J3=0.043.

Минимальное значение диагностического признака во всех случаях правильно указывает на дефектный блок.

Приведенные результаты показывают, что фактическая различимость нахождения дефектов этим способом такая же, как в прототипе, следовательно, такая же будет и помехоустойчивость способа, однако требуемый объем вычислений диагностического признака меньше, чем в прототипе.

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля TК≥TПП, используют входной сигнал на интервале [0,TК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки, полученные для вещественных значений α переменной Лапласа, фиксируют число k контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы , j=1, …, k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts⋅N) в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов , j=1, …, k дискретной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами с шагом Ts секунд, где , путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал с шагом Ts секунд, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts секунд, дискретное интегрирование завершают в момент времени Tк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов , j=1, …, k регистрируют, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате смены позиции входного сигнала после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают место подачи входного сигнала на выход каждого блока, подают через сумматор входной сигнал и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра дискретного интегрального преобразования α и входного сигнала x, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с различной (зафиксированной на выходах разных блоков) позицией входного сигнала , j=1, …, k; i=1, …, m регистрируют, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1, …, k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы из соотношения , определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефектный блок дискретной системы, отличающийся тем, что определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков , определяют диагностические признаки из соотношения: , i=1, …, m, по минимуму диагностического признака определяют дефект.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и устройству контроля пилотажно-навигационного комплекса. Для контроля пилотажно-навигационного комплекса непрерывно вычисляют на борту объекта его местоположение, текущие значения горизонтальных проекций вектора скорости ветра в условной прямоугольной системе координат, сравнивают их с предварительно вычисленными оценками по метеопрогнозу на маршруте полета объекта, фиксируют отказ пилотажно-навигационной системы при появлении существенных отличий при сравнении значений.

Группа изобретений относится к способу отслеживания поведения и обнаружения аномалий встроенных систем управления, компьютерной системе и обрабатывающему устройству.

Группа изобретений относится к контролю систем управления. Система коммутации исполнительных органов содержит блок электропитания, исполнительные органы, положительную и единую отрицательную цепи электропитания, силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами, блок управления и контроля, электрический выключатель положительной цепи электропитания, контрольное устройство, два одинаковых по сопротивлению токозадающих резистора и имитатор нагрузки.

Группа изобретений относится к контролю систем управления. Система коммутации исполнительных органов содержит блок электропитания, исполнительные органы, положительную и единую отрицательную цепи электропитания, силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами, блок управления и контроля, электрический выключатель положительной цепи электропитания, контрольное устройство, два одинаковых по сопротивлению токозадающих резистора и имитатор нагрузки.

Изобретение относится к испытанию и контролю систем управления. Способ отслеживания автономной переменной для MPU электропоезда заключается в том, что применяют систему отслеживанию автономной для MPU электропоезда.

Изобретение относится к испытанию и контролю систем управления. Способ отслеживания автономной переменной для MPU электропоезда заключается в том, что применяют систему отслеживанию автономной для MPU электропоезда.

Изобретение относится к диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений фиксируют неисправности, определяют время контроля и параметр преобразования сигналов.

Изобретение относится к общей области аэронавтики, в частности оно относится к контролю ракетного двигателя. Способ содержит: этап (Е10) получения измерения контролируемого параметра, измеряемого датчиком и соответствующего рабочей точке двигателя, причем эту рабочую точку определяют по меньшей мере по одному параметру регулирования двигателя; этап (Е20) оценки значения контролируемого параметра для этой рабочей точки на основании регулируемого значения или фильтрованного заданного значения указанного по меньшей мере одного параметра регулирования двигателя, определяющего рабочую точку; этап (Е40) сравнения ошибки между измерением контролируемого параметра и его оценкой относительно по меньшей мере одного порога, определенного на основании погрешности на указанной ошибке, оцененной для рабочей точки; и этап (Е60) передачи уведомления в случае перехода указанного по меньшей мере одного порога.

Изобретение относится к общей области аэронавтики, в частности оно относится к контролю ракетного двигателя. Способ содержит: этап (Е10) получения измерения контролируемого параметра, измеряемого датчиком и соответствующего рабочей точке двигателя, причем эту рабочую точку определяют по меньшей мере по одному параметру регулирования двигателя; этап (Е20) оценки значения контролируемого параметра для этой рабочей точки на основании регулируемого значения или фильтрованного заданного значения указанного по меньшей мере одного параметра регулирования двигателя, определяющего рабочую точку; этап (Е40) сравнения ошибки между измерением контролируемого параметра и его оценкой относительно по меньшей мере одного порога, определенного на основании погрешности на указанной ошибке, оцененной для рабочей точки; и этап (Е60) передачи уведомления в случае перехода указанного по меньшей мере одного порога.

Изобретение относится к испытанию и контролю систем управления. Устройство оценки состояния и идентификации параметров моделей динамических систем содержит следующие блоки: первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки хранения констант; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки сложения; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый блоки произведения; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки возведения в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый блоки вычитания; первый, второй, третий, четвертый блоки возведения в квадрат; первый, второй, третий, четвертый, пятый блоки деления; блок вычисления синуса числа.

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы, подают тестовый сигнал определенным образом, определяют интегральные оценки выходных сигналов, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, определяя указанным выше способом интегральные оценки выходных сигналов, определяют отклонения выходных сигналов и интегральных оценок от номинальных значений, определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала. 1 ил.

Наверх