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

Изобретение относится к диагностике автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования сигналов. Также определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели и контролируемой системы. Попарно сравнивают элементы вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели. Вычисляют бинарные диагностические признаки. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом. Снижаются аппаратные и вычислительные затраты. 1 ил.

 

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

Известен способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе: пат. 2461861 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.С. - №2011140376/08; заявл. 04.10.2011; опубл. 20.09.2012, Бюл. №26).

Недостатком этого способа является то, что он использует вычисление знаков передач сигналов от выходов блоков до контрольных точек.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является 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. 2528135 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.С. - №2013144231/08; заявл. 01.10.2013; опубл. 10.09.2014, Бюл. №25).

Недостатком этого способа является то, что он предполагает использование сложных диагностических признаков наличия дефекта в структурном блоке системы.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение аппаратных и вычислительных затрат, связанных с реализацией вычисления диагностических признаков наличия дефекта.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t∈[0,TK] в k контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов F j ном(α), j=1, …, k системы, для чего в момент подачи входного сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где , путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют, фиксируют число m блоков системы, 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 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 α и входного сигнала x(t), полученные в результате 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 Yji(α), j = 1, …, k; i = 1, …, m регистрируют, определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков ΔYji(α)=Yji(α)-Fj ном(α), j=1, …, k; i=1, …, m, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков singn(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, 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 интегрирования α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для к контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1, …, k, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j = 1, …, k.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков i-го блока sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

Поскольку операция ≡ есть операция эквивалентности, то выражение (1) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов sign(ΔYji(α)), j=1, …, k и sign(ΔFj(α)), j = 1, …, k для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора топологических связей i-го блока inv(sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

Поскольку операция ≡ есть операция эквивалентности, то выражение (2) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов inv(sign(ΔYji(α))), j=1, …, k. и sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

Первое слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате перемещения позиции входного сигнала, второе слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с инвертированными элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала. Инверсия вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков учитывает возможность проявления дефекта одного и того же блока как со знаком плюс (например увеличение значения параметра блока), так и со знаком минус (например уменьшение значения параметра блока).

По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

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

1. В качестве динамической системы рассматривают систему, состоящую из произвольно соединенных m динамических блоков.

2. Предварительно определяют время контроля ТКТПП, где ТПП - время переходного процесса 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 векторы знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели sing(ΔYi(α)), i = 1, …, m, полученные в результате перемещения 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 6-10.

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∈[0,ТК] в k контрольных точках и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k, системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование выходных сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где , для чего сигналы системы управления подают на первые входы k блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы к блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тκ, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют.

8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов 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 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 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 деформации интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала со входа на позицию после каждого из соответствующих блоков ΔYji(α) = Yji(α)-Fj ном (α), j=1, …, k; i=1, …, m.

10. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m.

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

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

13. 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.

14. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j=1, …, k.

15. Производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i =1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

16. Производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока inv(sign(ΔYji(α))), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

17. Производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

18. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

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

Передаточные функции блоков:

; ; ,

номинальные значения параметров: k1=1; T1=5 с; k2=1; Т2=1 с; k3=1; Т3=5 с.

При поиске одиночного дефекта в виде отклонения постоянной времени Т1=4с (дефект №1) в первом звене путем подачи ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметра α=0.5 и Тκ=10 с получены значения бинарных диагностических признаков наличия дефекта по формуле (3) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков. Дефект, вычисленный по формуле (3), дает следующие значения бинарных диагностических признаков: J1=1; J2=0; J3=0.

Моделирование процессов поиска дефектов во втором и третьем блоках для данного объекта диагностирования, при том же параметре интегрирования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения бинарных указателей:

При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Т2 на 20%, дефект №2): J1=0; J2=1; J3=0.

При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Т3 на 20%, дефект №3): J1=0; J2=0; J3=1.

Единичное значение бинарного диагностического признака во всех случаях правильно определяет дефектный блок.

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы, определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения , используют тестовый сигнал на интервале t∈[0, TК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, полученные для вещественных значений параметра α, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию объекта диагностирования и реакцию заведомо исправной системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t∈[0, ТK] в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k исправной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование выходных сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где путем подачи на первые входы k блоков перемножения выходных сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k, 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 интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате смены позиции входного сигнала на позицию после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической системы перемещают позицию входного сигнала на позиции после каждого рассматриваемого блока, подают туда через сумматор входной сигнал x(t) и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра α и входного сигнала x(t), полученные в результате 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, определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков ΔYji(α)=Yji(α)-Fj ном(α), j=1, …, k; i=1, …, m,

отличающийся тем, что определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков:

sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

, i=1, …, m,

производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока inv(sign(ΔYji(α))), j=1, …, k; i=1, … m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k по формуле:

, i=1, …, m,

производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

, i=1, …, m,

по единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.



 

Похожие патенты:

Способ основан на применении технологического рабочего места (ТРМ) электрорадиомонтажа, располагаемого в составе мобильного ремонтно-диагностического комплекса (РДК) и содержащего в своем составе паяльное устройство со сменными насадками.

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.

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 вычислительной технике и может быть использовано для мониторинга состояния сложных объектов, результатом которого является оценка многопараметрического интегрального показателя состояния объекта. Техническим результатом является расширение области применения устройства, повышение оперативности и информативности результатов вычисления интегрального многопараметрического показателя состояния сложного объекта. Устройство состоит из блока управления и синхронизации, блока вычислителей, накапливающего сумматора, регистра памяти, блока визуализации, шины начальной установки устройства для ввода данных в регистры блока управления и синхронизации. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к диагностике автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования сигналов. Также определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели и контролируемой системы. Попарно сравнивают элементы вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели. Вычисляют бинарные диагностические признаки. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом. Снижаются аппаратные и вычислительные затраты. 1 ил.

Наверх