Устройство для контроля параметров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

<>568949

Социалистических

Республик

6©å (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.02.75 (21) 2104693/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 23.12.77 (51). 1 К,т е Q 06 Р 15/46

Государственный комитет

Совета Министров СССР пв делам изобретений

Й3) УДК 621.396 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

В. Б. Кудрявцев и П. Е. Чистяков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к автоматике и вы числительной технике и может быть использовано з системах автоматического контроля.

Иззестно устройство для моделирования постепенных отказов, содержащее генератор белого шума, датчик независимых случайных величин, фунюциональный преооразователь,,формирующий фильтр, воспроизводящее устройство, устройство задания допуска, сравнивающее устройство, объект (модель) и индикаторы эффективности и отказа (1). Однако это устройство .моделирует процесс постепенных отказов в объекте при допусковом контроле его параметров и не позволяет автоматически определять .количественные значения, контролируемых па раметров с требуемой точностью и учетом случайных факторов процесса изме ренлй. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля па раметров, содержащее блок управления, первый вход, которого соединен с управляющими входами первого двоичного счетчика, первого ключа и со счетным входом

BTop0Io двоичного счетчика, второй и третий выходы блока управления соединены соотзег стзенно с управляющими входами второго и третьего, ключей, и генератор квантов (2).

Это nзвестное устройство ха|рактеризуется твм, что о о дри onipepeлении значений контролируемых параметров не учитывает случайных по.-решностей в моменты замероз, а также возможные колебания величины параметра относительно определвнного уровня.

Поэтому известное устройство нельзя эффективно применять для определения функций изменения .napaметроз во в ремени U,.= j(t), используемых для прогнозирования отказоз сел стем. Под функцией изменения п ара метр ч во времечи U»= j® понимают функцию изменения величины контролируемого параметра U,, выраженного напряжением (током), от времени (аргумента). В качестве параметра

U, могут выступать, например, напряжение (ток) |на зыходах или входах контролируемой с истемы, ее узлов или элементов, сопротивление, проводимость, емкость, частота и т. п. На фиг. 1,п редставлена одна,из воможных функций изменения па раметра U» во време ни U-= f(t);.l указано допустимое значение параметра U, Пзи значениях параметра

U» U» з контроллруемой системе насту»доп пает отказ. Контроль па раметров 3 cnñòåìå

25 для прогнозирования;их отказов осущестзляется периодически через заданные зыдержкч

/ в|ремени Л/. При этом з отрезках времени М1, М,... Л „определяются мгновенные значения

U» По мгнозенным значсн ям, определеn- ы»

30 в двух,соседних отрезках временл At ; и Л1 „, 568949

L где ——

65 прогнозируют отказ, т. е. определяют время за которое U,. становится равным

U „„(U, = U., ), Чем точнее .произведено чзмерение величины истинного значения,параметра, тем точнее оказывается прогнозирован отказ. На фиг. 2 показано в увеличенном масштабе фактическое изменение величины

U,, например, в отрезке времени Л1 (см. фиг. 1), в котором производится очередной замер U, Как видно из фиг. 2, при замерах мгновенных .значений U,. с высокой тсчностью моменты замеров в этом отрезке могут совладать, например, со значениями U. в точках а, б, в, г и т. д. Тогда случайные изменения напряжения,,например, в точке а или б, замеренные с высокой точностью с пспользова кием известных устройств, прлводят к существенным попреш ностям в определении 1 „,-.

Предлагаемое устройство, разработанное с учетом метода статистических пспытаний,,позволяет в Л1":отрезках времени определя гь усредненное значение параметра U,, (см. фиг.

2), .которое с задан|ной точностью приближается к истинному значению измеряемого параметра. Периодичность замеров параметра Л1 (ом. фиг. 1) можно задавать от нулевого:до любого, значения.

Таким об разом, замер параметров фу нкции U„= f (t) в промежутках М ; .можно осуществлять непрерывно или с любой заданной периодичностью Л1.

Целью изобретения является увеличение точности измерения параметра с учетом случай ных погрешностей,и колебаний величины параметра относительно определенного уровня в процессе MIHQ?Kества его замеров, т. е, увеличение точности устройства. Увеличение точности измерений с учетом случайных факторов достигается на основе использования методов статистических испытаний, точность которых определяется по выражению приближенное (измеряемое) значение параметра, причем N— общее число испытаний (замеров) при определении приближенного значения параметра U, L — число испытаний (замеров), при которых генерируемое с помощью ге,нвратора случайных чисел случайное значение параметров U „ ока. зывается меньше, по сравнению с определяемым значением параметра Ц„ фактическая величина параметра

Ц,.; заданная точность (ошибка) в оп ределении параметра U.

Порядок точности (с шибка б) onределяет ся по фойер м ул е

1

5—

I N (2) Как видно из формулы (2), с увеличением числа испытаний Л ошибка о уменьшается, а следовательно, возрастает точность измерений.

Кроме того, в предлагаемом,устройстве путем использования дискретных устройств высокой точности (генератора квантов и хронизатора) существенно повышается точность каждого отдельного замера параметра из общего числа Л . Следовательно, сужается зона неправильных замеров и уменьшается ошибка о. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содержит претий двоичный счетчик и генератор случайных чисел, выходы которого через второй, ключ соединены с нулевыми,и единичными, входами первого двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора,квантов через третий ключ, а выход — с первым входом блока управления и через первый ключ и третий двоичный счетчик — с входом четвертого,ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика и со вторым входом блока управлвния.

На фиг. 3 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 4 — совмещенная временна я диаграмма его,р а бо ты.

Предлагаемое устройство содержит венера тор квантов 1, третий ключ 2, первый двоичный счетчик 8, генератор случайных чисел 4, второй,ключ б, хрояизатор б с выходами 7—

9, первый ключ 10, третий двоичный счетчик

11, второй двоичный счетчик 12, четвертый ключ (8, механизм печати 14,,пропраммный блок 15 и блок управления 1б.

Генератор,квантов 1 преобразует значе-. ния измеряемого параметра U„ B последова тельность импульсов, частота f следования которых п ропорциональна значению пара метров.,П ри открытии ключа 2 импульсы с выхода генератора, квантов 1 поступают на счетный .вход, двоичного счетчика 8, работающего в режиме вычитания. Генератор случайных чисел 4 генерирует случайные двоич нь:е числа в заданных пределах. При этом нулевые и единичные выходы триггеров генератора 4 через ключ б подключены к соответствующ им нулевым и единичным входам триггеров двоичного счетчика 8. Хрони заговор б формирует последовательные управляющие импульсы (см. фиг. 4) по выходам

7, 8 и 9. Управляющий импульс на выходе 9 открывает .ключ 2, и число импульсов частоты,f, поступающее на счетный вход двоичного счетчика 8 в течение времени действия импульса, оказывается пропорциональным величине измеряемого параметра U,. в процессе одного замера из общего числа N. Двоичный счетчик 11 фиксирует импульсы переполнения двоичного счетчика 8, которые фор568949 б0

65 мируются всякий раз первым же импульсом, после установки триггеров счетчика 8 в нулевое состояние в процессе вычитания импульсов из случайного двоичного числа, записанного в двоичный счетчик 8. Таким образом, двоичный счетчик 11 в п роцессе определения приближенного значения параметра U фиксирует число импульсов L. Двоичный счетчик

12 в процессе определения приближечного значения параметра (1„ фиксирует заданное число импульсов N и в момент их отсчета формирует импульс переполнения, который используется в качестве управляющего. Ключ

18 по импульсам переполнения с двоичного счетчика 12 открывается, и двоичное число с выходов двоичного счетчика 11 поступает на механизм печати 14. В качестве механизма печати 14 .может быть использован, например, механизм печати МП-16-2, зыпуокаемый отечесгвенной прамышленностью. Программное устройство 15 и хранизатор 6 функционально образуют блок управления 16. При этом выходы 7, 8 и 9 хронизатора б являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, а входы пропраммного устройства 15 являются соотвегственно и входами блока управления 16. Генератор квантов 1 через ключ 2 соединен со счетным входом двоичного счетчика 8, а нулевые и единичные выходы триггеров генерато. ра случайных чисел 4 через ключ 5 соедине ны с нулевыми,и единичными входами соогветствующих приггероз двоичного счетчика 3.

Выход двоичного счетчика 3 соединен с первым .входом п рограммното устройства 15 и через, ключ 10 — со счетным входом двои->ного счетчика 11, выходы которого через ключ 18 соединены с механизмом печати 14.

Выход 7 хронизатара б соединен с управляющими входами двоичного счетчика 3 и ключа 1О, а также,со счетным входом двоичного счетчика 12. Выходы 8 и 9 мронизатора б соответственно соединены с управляющими входами .ключей 5 и 2. Выход двоичного счет чика 12 соединен с управляющим входом ключа 18 и вторым входом пропраммного устройства 15, выходы которого соединены со входами х ронизатора 6.

Перед началом работы по команде «Исходное» двоичные счетчики 11 и 12 устанавливаются в исходное (<<нулевое») состояние.

В дзоичный счетчик 12 вводится дополнение

D, которое обеспечивает формировачие импульса переполнения на его выходе при отсчете импульсов,;равных числу N. На программном усгройстве 15 устанавливается выдержка времени At, кото|рая определяет ин тервал между очередными замерами прибли(Li женных значений (— ) па раметра U . По

N x команде «Пуск» программчое устройство 15 включает хранизатар 6 и на его выходах 7, 8 и 9 последовательно формируются уп|равляющие импульсы (см. фиг. 4), которые зыполняют следующие операции. Управляющий им5 !

О

l5

55 пульс на выходе 7 хронизатора закрывает ключ 10, осуществляет сброс в исходное (нулевое) состояние триггеров двоичного счетчика 3 и поступает,на счетный:вход двоичкого счетч.ька 12. Управляющий импульс на выходе 8 хронизатора б открывает ключ 5 и двоичное случайное число с выхода генератора 4 записывается в двоичный счетчик 8.

Управляющий импульс на выходе 9 мронизато ра 6 открывает .ключ 2 и импульсы частоты, поскольку:двоичный счетчик 8 работает в режиме вычитания, начинают уменьшать. записанное в счетчике 3 случайное двоичное числ о.

Если записанное в двоичный счетчик 3 случайное двоичное число У„оказывается меньше числа, составленного пачкой импульсов частоты f, пропорциональной значению измеряемого параметра U„(U„LU„), то на зыходе двоичного счетчика 8 после перехода через нулевое состояние формируется:импульс переполнения. Импульс переполнения через открытый ключ 10 фиксируется двоичным счегчикам 11 и поступает на первый вход пропраммного устройства 15. Программчое устройстзо 15 переводит хронизатор б в режим, при .котором последовательно,на выходах 7, 8 и 9 по истечении зада иной выдержки в|ременп At начинают формироваться упр авляющие им пульсы (см. фиг. 4) .

Если записанное з счетчик 3 случайное двоичное число У„оказывается больше из. меряемого параметра U,.(U„) U,„), тогда пачка импульсов, пропорциональная U,„, че сможет за время длительности импульса на выходе 9 списать двоичное число U,. и сформировать импульс переполнения до появл.ния очередного управляющего импульса на выходе 7 хронизатора 6. С появлечием оче реднаго управляющего импульса на выходе 7 хронизатс ра 6 процесс замера U,. и сравненп» его со случайным значением (1„продолжается, однако з рассмотренном случае дзоиччый счетчик 12 в процессе сравнения У„и U,. фиксирует импульс, а двоичный счетчик 11 импульса не фиксирует.

При отсчете двоичным счетчиком 12 V импульсов формируется, импульс пе реполнения, который поступает на программное устройство 15 "t открывает ключ 18. При этом программное устройство 15 выключает хроннзатор 6 HB время Ы, а механизм печати 14 записывает на бумажную ленту двоичное число, равное числу .|мпульсоз L, зафиксированных дзоичным счетчиком 11.

Таким образом, по числу .Ч, отсчитанчому двоичным счетчиком 12, и по числу L, полученному на выходе двоичного сче1 чика 11, L можно получать отношение — которое язN" ляется приближенным значением параметра

lgЫ *

U„. По полученным отношениям — на за данных интервалах Л1 определяют функцию

568949

Г

l

/

Ъ !

Zrx изменения параметра U, зо времени, ; = f(t)

Таким об разом, в предлагаемом устройстве существенное увеличение точности измеряемых параметров обусловлено тем, что оно 5 разработано с учетом метода статистнчески испытаний, точность которого находится в зависимости от числа испытаний (заме роз). С увеличением числа испытаний У точность возрастает. Однако,качественно новым з 10 устройстве является,и то, что увеличеHèå точности замеров параметров связано с учетом случайных погрешностей в момент замеров, а также возможных колебаний величин измеряемых параметроз. Именно, только высокая 15 точность замеров с учетом случайных факторов позволяет с высоким приближением всс производить функции изменения параметроз во времени U., = f(t) и, следовательно, точно прогнозировать отказы периодически контро- 20 лп,руемых систем.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров, со- 25 держащее блок управления, первый выход котс рого соединен с управляющими входами первого двоичного счетчика, первого, ключа и со счетным входом второго двоичного счетчика, .второй и третий выходы блока управления,соединены соответственно с управляющими входами второго,и третьего, ключей, и генератор квантов, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения точности устройства, оно содержит третий двоичнь.й счетчик и ге цератор случайных чисел, выходы которо "o через второй ключ соединены с нулевыми и единичными входами перього дзоичíî"o счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора квантов через третий ключ, а выход — с первым входом блока управления и через первый ключ и третий двоичный счетчик — со входом четвертого, ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго двоичного счетчика,и со вторым входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Васильев Б. В. Прогнозирование на дежности и эф фективности радиоэлектронных устройстгв. Сов. радио, M., 1970, с. 178—

181, рис. 3.1.5 и 3.1.6.

2. Авторское свидетельство № 245454, кл. G 06 F 15/46, 1968.

568949

Гг+

1 !

7б,!

Фа г-5

Зых. 8 ь а «7

Составитель В. Максимов

Редактор Л. Тюрина

Корректор И. Симкина

Техред М. Семенов

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 678/1907 Изд. № 681 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5