Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности. Для поиска неисправного блока в системе из произвольно соединенных динамических блоков предварительно определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования, фиксируют число контрольных точек, предварительно определяют нормированные векторы интегральных оценок выходных сигналов модели определенным образом, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал, определяют интегральные оценки выходных сигналов аналогичным образом применительно к контролируемой системе, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы, вычисляют нормированные значения отклонений, вычисляют диагностические признаки наличия неисправного блока, по минимуму значения определяют структурный дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей со структурной чувствительностью блоков передаточных функций. 1 ил.

 

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

Известен способ поиска неисправного блока в динамической системе (Способ поиска неисправного блока в динамической системе: пат. 2435189 Рос. Федерация : МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2009123999/08; заявл. 23.06.2009; опубл. 27.11.2011, Бюл. №33).

Недостатком этого способа является то, что он использует задание величин относительных отклонений параметров передаточных функций для моделей с пробными отклонениями.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе на основе функции чувствительности (Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе на основе функции чувствительности: пат. 2580405 Рос. Федерация : МПК G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2015110545/08; заявл. 24.03.2015; опубл. 10.04.2016, Бюл. №10).

Недостатком этого способа является то, что он использует вычисление производных функции чувствительности для параметров передаточных функций моделей.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей со структурной чувствительностью блоков передаточных функций.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы fj ном(t), j=1,…,k на интервале t ∈ [0, TK] в к контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj 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 к 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 моделей с функциями структурной чувствительности для каждого из m блоков динамической системы, для чего соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал x(t), выходом первой модели определяют вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, 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 совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности

Vji(α) j=1,…k; i=1,…m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате структурной функции чувствительности каждого из соответствующих блоков из соотношения

замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал x(t), определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1,…,k для параметра интегрирования α, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для к контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном (α), j=1,…,k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения

определяют диагностические признаки из соотношения

по минимуму значения диагностического признака определяют порядковый номер структурного дефекта.

Таким образом, предлагаемый способ поиска структурного дефекта сводится к выполнению следующих операций:

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

2. Предварительно определяют время контроля ТК≥ТПП, 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 нормированные векторы интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате интегрирования функций чувствительности 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 входной 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 fj ном(t), j=1,…,k на интервале t ∈ [0, TK] в k контрольных точках и определяют интегральные оценки выходных сигналов fj ном(α), j=1,…,k системы. Для этого в момент подачи входного сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование 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 k блоков перемножения подают на входы к блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов fj ном(α), j=1,…,k регистрируют.

8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов модели чувствительности для каждой из к контрольных точек, полученные в результате использования структурной функции чувствительности каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической системы соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал x(t), выходом первой модели становится вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, 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 совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности Vj i(α), j=1,…,k; i=1,…,m регистрируют.

9. Определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате использования структурной функции чувствительности по формуле

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

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

12. 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.

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

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

15. По минимуму значения диагностического признака определяют структурный дефект.

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

Передаточные функции блока 1: блока 2: блока 3: номинальные значения параметров: T1=5 с; k1=1; k2=1; Т2=1 с; k3=1; Т3=5 с. При поиске одиночного дефекта в виде отклонения постоянной времени Т1=4 с в первом блоке путем подачи ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных преобразований сигналов для параметра α=0.5 и Тк=10 с получены значения диагностических признаков на основе пробных отклонений параметров модели (Способ поиска неисправного блока в динамической системе: пат. 2435189 Рос. Федерация : МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2009123999/08; заявл. 23.06.2009; опубл. 27.11.2011, Бюл. №33) при использовании трех контрольных точек (КТ1, КТ2 и КТ3), расположенных на выходах блоков: J1=0; J2=0.78; J3=0.074. Минимальное значение признака J1 однозначно указывает на наличие дефекта в первом блоке, а разность между третьим и первым признаками может количественно характеризовать практическую (апостериорную) различимость этого дефекта. Тот же дефект, найденный путем применения функции чувствительности и вычислений по формуле (3) с использованием тех же контрольных точек (КТ1, КТ2 и КТ3), времени контроля Тк=10 с и параметра интегрирования α=0.5 дает следующие значения диагностических признаков: J1=0; J2=0.78; J3=0.074. Анализ значений диагностических признаков показывает, что значения второго и третьего признака, полученные при использовании функции чувствительности, практически такие же, как и при использовании пробных отклонений. Это позволяет сделать вывод, что практическая различимость дефекта первого блока практически такая же, как и при использовании заявляемого способа. Различимости дефектов второго и третьего блоков при поиске их с использованием функции чувствительности тоже практически такие же, как и при использовании пробных отклонений параметров модели.

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 диагностических признаков:

При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Т2 на 20%, дефект №2): J1=0.7829; J2=0; J3=0.746.

При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Т3 на 20%, дефект №3) J1=0.07406; J2=0.7471; J3=0.

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

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы, фиксируют число k контрольных точек системы, используют входной сигнал на интервале t∈[0, TК], регистрируют реакцию объекта диагностирования и реакцию заведомо исправной системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t∈[0, TK] в k контрольных точках, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал x(t), вычисляют диагностические признаки наличия дефекта, по минимуму диагностического признака определяют дефект, отличающийся тем, что определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, определяют интегральные оценки выходных сигналов j=1, …, k исправной 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 где путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов j=1, …, k регистрируют, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек j=1, …, k для параметра определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений j=1, …, k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате использования функции структурной чувствительности каждого из m блоков динамической системы, для чего соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал x(t), выходом первой модели становится вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра и входного сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности j=1, …, k; i=1, …, m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате применения структурной функции чувствительности для каждого из соответствующих блоков из соотношения вычисляют диагностические признаки из соотношения i=1, …, m, по минимуму диагностического признака определяют дефектный блок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин. Технический результат - разработка переносного мобильного устройства для осуществления автоматизированного мониторинга агрегатов технологического оборудования по признакам вибрации, частоты вращения и температуры во взрывоопасных зонах.

Предлагается система и способ диагностирования для регулятора давления в технологической установке. Устройство диагностирования содержит процессор, функционально связанный с регулятором давления; запоминающее устройство, функционально связанное с процессором; и датчик, функционально связанный с впускным клапаном регулятора давления, выпускным клапаном регулятора давления и процессором.

Предлагается система и способ диагностирования для регулятора давления в технологической установке. Устройство диагностирования содержит процессор, функционально связанный с регулятором давления; запоминающее устройство, функционально связанное с процессором; и датчик, функционально связанный с впускным клапаном регулятора давления, выпускным клапаном регулятора давления и процессором.

Комплекс средств обеспечения эксплуатации летательных аппаратов содержит вводно-распределительный модуль, энергетический модуль, модуль генератора электрической энергии, серверный модуль, модуль хранения данных, модуль диспетчерского управления, каждый из которых содержит системы кондиционирования, вентиляции, освещения и пожарной сигнализации, контроля и управления доступом, автономную систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления.

Изобретение относится к способу мониторинга деградации бортового устройства летательного аппарата во время его работы. Для этого с помощью вычислительного устройства определяют степень деградации бортового устройства по показателю дефектности, который определяют подсчитыванием возникающих дефектов системой контроля устройства в ходе его работы определенным образом, сравнивают показатель дефектности с порогом принятия решения, передают тревожный сигнал в случае его достижения или превышения.

Изобретение относится к способу удаленного мониторинга и прогнозирования состояния отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов. Комплексы состоят из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов.

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из соответствующих блоков, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок.

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода сжатого воздуха для определения суммарного расхода сжатого воздуха, используемого на всей производственной линии, имеющей множество объектов технологического оборудования, которые используют сжатый воздух.

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода сжатого воздуха для определения суммарного расхода сжатого воздуха, используемого на всей производственной линии, имеющей множество объектов технологического оборудования, которые используют сжатый воздух.

Заявленное изобретение относится к способу контроля исправности интегрированных блоков датчиков (ИБД). Способ заключается в том, что сравнивают назначенные пороговые величины, после включения бесплатформенной инерциальной системы (БИНС) осуществляют ускоренную проверку исправности навигационных датчиков в статическом положении определенным образом, если условия проверки выполняются, включают сигнал «Запуск разрешен», включают непрерывный контроль, используя резервные датчики, используя четырехкратное резервирование определенным образом, сравнивая их показания с показаниями датчиков основной навигационной системы.

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе предсказания состояния технической системы при помощи аппроксимации ее параметров к непрерывной функции на основе данных о функционировании агрегатов накапливают данные о функционировании; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов, допускающую представление в виде непрерывной функции. Далее получают аппроксимацию показателей в их дискретном цифровом представлении. Получают текущие показатели функционирования, сравнивают их со значениями полученной функции и оценивают размер отклонений текущих показателей от значений аппроксимирующей функции. Определяют размер отклонения поступающих показателей от значений аппроксимирующей функции и делают вывод о нормальности или аномальности текущих отклонений. Прогнозируют состояние отдельных агрегатов, и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом. Полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий. Достигается оптимальное функционирование системы. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности. Для поиска неисправного блока в системе из произвольно соединенных динамических блоков предварительно определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования, фиксируют число контрольных точек, предварительно определяют нормированные векторы интегральных оценок выходных сигналов модели определенным образом, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал, определяют интегральные оценки выходных сигналов аналогичным образом применительно к контролируемой системе, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы, вычисляют нормированные значения отклонений, вычисляют диагностические признаки наличия неисправного блока, по минимуму значения определяют структурный дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей со структурной чувствительностью блоков передаточных функций. 1 ил.

Наверх