Устройство для контроля технических объектов

 

ар -вюзнiв 1

С в от )Л

О П И-4ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцнапистическна

Республик (ll> 734726

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16. 12.77(21) 25567251 18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (51}N!. Кл.

G 06 F 15/46

Ввударствалный комитет

СССР (Я} УИК621,3.19.. 3(088.8) до делам нзобрвтаннй и открытнй

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень М 18

Ъ

Дата опубликования описания 20.05,80

П И. Комаров, В. В, Сотников и В, Н, Уланов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ!

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в адаптивных системах классификации, опознавания, диагностики, идентификации, прогнозирования и управления.

Известно устройство для контроля па раметров, содержащее датчики, блоки уставок и блоки сравнения, которые соединены через масштабируюший блок с вы.1О ходом переключателя, один вход которого подключен к регулируемому источнику сигнала, а второй — к источнику периодически изменяющегося сигнапа, Это устройство позволяет оценивать степень

15 близости текущего значения параметра к его аварийным значениям Pl>, Недостатками устройства являются: отсутствие вывода информации о предполагаемой степени тяжести аварии, низ кое быстродействие, обусловленное его схемкой реализацией, и ограниченная область применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для автоматического контроля, содержащее экстраполятор, вход которого подключен к выходу системы обегаюшего контроля, а выход - к одному из входов

6пока вычисления вероятности безотказной работы контролируемого элемента, и через схему задержки — к одному из входов 6пока вычисления дисперсии предсказания, второй вход которого соединен с выходом системы обегаюшего кок ; роля, а выход — со вторым входом блока вычисления вероятности, третий вход которого подключен к выходу системы обегаюшего контроля, а выход соединен с регистрирующим устройством g2g.

Недостатком этого устройства является низкая надежность контроля по обобщенному (опредктяюшему) параметр ру, что значительно снижает возможность его эффективного использования пля ряда специфических производств, например при определении степени и пр73472

40 чин аварийности при управлении потен циально опасными процессами химических производств.

Uanb изобретения — повышение достоверности контрсая состояния объекта и . расширение. его функциональных возможностей за счет выявления наиболее опасного, с точки зрения аварийности всего обьекта в целом, параметра.

Поставленная цель достигается тем, 10 что устройство снабжено блоком памяти, бЛоком выделения аварийного параметра, блоком распознавания аварийногс состояния, коммутатором и блоком ynl5 равления, причем выходы блока памяти соединены с соответствуюшими входами коммутатора, выходы которого соединены соответственно со входами блока распознавания аварийного состояния, выход

20 которого соединен с регистратором, и блока выделения аварийного параметра, один выход которого соединен со входом регистратора, а другой — с управляюшим входом блоке памяти, входы которого

25 подсоединены к экстраполятору и блоку управления, другой выход которого соединен с коммутатором.

На чертеже показана блок-схема yew ройства, которая содержит объект 1 управления, блок 2 контроля, спужаший для коммутации контролируемых параметров, харектеризуюших состояние . объекта управления, экстраполятор 3, предназначенный для отнесения всех из35 мерений состояния объекта к единому моменту времени, коммутатор 4, осушествляюший функцию связи блоков устройстве, блок 5 памяти для хранения и -мер. ного вектора текушего состояния объекта, блок 6 выделения аварийного параметра, предназначенный для определения наиболее потенциально опасного парами ра, блок 7 распознавания аварийного состояния, классифицируюший состояlIHe обьекта управления, регистратор 8, служащий для выдачи, результата в цифровой форме и блок 9 управления, управляюший работой устройстве.

Позициями 10-14 не чертеже укаЯ заиы входные и выходные шины соответ-. ствуюших блоков устройстве

Экстраполятор З; в связи с тем, что параметры, характеризуюшие состояние обьекта, опрашиваются в различные моменты времени ;;=т +(-") ta, где время начала опроса j -ого цикла, а

- интервал опроса отдвпьньи параметров, осушествпяет отнесение всех

6 4 измерений состояния обьекта к единому моменту времени. Это достигается путем экстраполировения отдельных переменных не различные интервалы времени, при этом среднюю длину интервала экстраполяции контролируемых параметров можно определить как

1- Р . 1 элист . . „э стр. у где р — длина интервала экстраполя« ции 1 -ого пареметра; при этом очевидВзяв в качестве средней длины интервала экстраполяции время полного цикла опроса tl датчиков Т - T = n. c саепн. экстр о получим, что

Л + — % = — т- —.t

vv Л Л экстр. 2 о 2 2 о, = .Т- —.t, -(>-л!.t = — y-(i--t t л Ъ л êñvt. 2 2 о о 2 2! о, а точка отсчете, к которой экстраполируются все параметры, соответственно

+= (.+ — T- — т.

1 2 2 о

Реализованный в блоке 6 принцип выявления аварийного параметра аналитически состоит в следуюшем.

Пусть имеется две класса режимов технологического процесса: л — норр а мапьные режимы, эталон g = (у„, у,„..., у„)

Ь вЂ” предаварийные режимы, эталон

2 А А А л

У =(Ул У - "и . Вектор

w у состояния М "(ул,у р-,у„1в момент вре3 меии 4>-ТЛ+(+ Л/2)т-Л/2 4о поступает с объекта, изменяя тем самым координаты центроида j класса < за счет сглажир вания предыстории нормальных режимов, в качестве метода сглаживания используется алгоритм экспоненциального сглаживания Р. Брауна: (v lv,")=v =«v+i -« v,", Определим изменения расстояния Ъ между эталонами (и по сравнен А нию с расстояниями Т); от. центроида класса предаверийных состояний обьекте до проекций и -мерной, точки 4 =(у у у ) на соответствуюшие оргого L Л 2 нальные направления gl) (= 1,"..., ).

Эти расстояния определяются по формуле

Величины Х; характеризуют степень аварийности обьекта по l -ому параметру. В качестве аварийного выбирается параметр c TAKBM номером, для KGTopo

734728 ь ме работы объекта. Сигнал о режиме работы обьекта, а также информация об у- аварийном параметре регистрируются на цифропечатаюшем устройстве регистратора 8.

Основной цикл опроса завершается . четвертым тактом, в котором параметры

У;„(;(к) вычисленные в первом тако,те, с экстраполятора 3 записываются

1о в блок 5 памяти, образуя новый вектор

М состояния )+„.

Блок 6 выделения аварийного параметра состоит из двух подблоков, первый иэ которых реализует следуюший

И алгоритм определения степени влияния параметра на возникновение потенциальной опасности: Х. = 1.(I где Х; соответствуюшая степень аварийности объекта больше.

Работа предлагаемого устройства ос шествляется в следуюшей последовательности.

В первом цикле опроса в результате экстраполяции к моменту времени Т,, 3f .Т„+ 3/?Л-< 2t, где Т„ - времяначала первого цикла, Т= n% - время йолног цикла опроса, t. о — интервал опроса отдельных параметров, n — количество параметров, характеризуюших работоспособность обьекта, производится заполнение вектора состояний работы объекта (л»=(у;у ...,у» ) компоненты которого у,» представляют собой значение napaIl метров v(л (i = 1, 2,..., n ) в моменты времени g.„=t;„+ (3/ п-i w 3/2 )to .

Работа устройства в первом цикле осушествляется в два такта и заключает- уО ся в следуюшем: в первом такте информация о значении параметров У« контролируемого обьекта 1 в момент времени <,Д=Т„+л)4,через блок 2 контроля поступает на экстрапо- 25 лятор 3, в котором формируются значения У;»л, отнесенные к моментам времени 1; „=1 ., (q an + "/2) tü во втором такте с выхода экстраполятора 3 вычисление значения У;„посту- 30

»пают в блок 5 памяти для хранения т кушего вектора состояния работы объекта („

»

Во втором и последуюших циклах опроса производится непосредственная оценка возможного изменения режима и выявление аварийного параметра Ниже описывается (,) +1)-ый цикл

В первом такте (j +1)-ого цикла в соответствии с выше описанной работой устройства в первом такте первого

Мцикла производится вычисление У;

-)(. r составляюших вектора (, „. Одновременно в этом же такте.с блока 5 памяти вектор (» поступает через ком- 45 мутатор 4 на вход блока 6 выделения аварийного параметра.

Во втором такте в соответствии с выходным сигналом с блока 6 аварийный параметр У „ через экстраполятор 3

М записывается в соответствуюшую ячейку блока 5 памяти, где формируется новый вектор Y = Ai )("(к-" j ê,) ë(км, у- ")1( который в третьем такте через коммутатор 4 поступает на вход блока 7 распоз,навания, где реализуется сигнал о режи— выходной сигнал, характеризуюший степень аварийности объекта по 1 -ому пара9 метру; — I -ая компонента и -мерно-! го вектора-эталона класса рабочих режимов обьекта

Д =(Ул (2(p>n)i — i -ая компонента n -Mep1 ного вектора-эталона класса аварийных режимов

Р А объекта =(л"(У", ",>(I) р сн,(, (расстояние между соствет ствуюшими векторами (, Р

У; = с У;+ — экспоненциально усредненл-(Л-g).у» ное значение I -ой компо1) ненты вектора состояния объекта f>

» номер такта работы уст ройства; у,— коэффициент экспоненциаля ного сглаживания.

Второй подблок блока 6 представляет из себя известное устройство выделения сигнала с максимальным уровнем.

В блоке 7 распознавания аварийного состояния реализуется решаюшая функциями авария, i(,„yg (с (Х„У Д опасность,К уу сХ,(05

/ норма, К а где К вЂ” радиус й<, -окрестности о

Р

1 -мерной точки

К у К вЂ” коэффициенты, классифицируэзл 2, шие текущее состояние объекта и определяеМые из соотно, 41 "(;",Ч 1 "* с

" 11у. у И ъ",у l . (= (. ",, " " (7347

Введение е устройство описаннык вь ше блоков выделення аварийного параметр ра и блока распоэнаваняя аварийного со стояния, а также коммутатора, блока памяти н блока управления повышает достовер- з ность контроля н расширяет функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

1О

Устройство дпя контроля технических обьектов, содержашее блок контроля, выход которого соединен со входом экстраполятора, и регистратор, о т л и ч а Йш е е с я тем, что, с целью повышении достоверности контроля и расширения функциональных возможностей устройст.ва, оно содержит блок памяти, блок выделения аварийного параметра, блок распознавания аварийного состояния, ком- щ мутатор и блок управления, причем к выходам экстраполятора подсоединены ин26 8 формационные входы блока памяти, выходы которого соединены с соответствую. шими входами коммутатора, выходы которого подсоединены через блок распоэ навания аварийного состояния к первому входу регистратора и входам блока въ деления аварийного параметра, первый выход которого подсоединен к регистратору, а второй выход - к первому управ ляюшему входу блока памяти, второй управляюший вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляюшему входу коммутатора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 245454, кл Q 06 F 15/46, 1968.

2, Авторское свидетельство СССР

No 207471, кл. G 06 F 15/46„1966 ° (прототип) °

UHHHIlH Заказ 2226/13 Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4