Устройство для диагностирования апериодических звеньев

 

(11I 781768

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свил-ву— (22) Заявлено 26.12,78 (21) 2701497/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет.(5l)lVL. Кл.

G 05 В 23/02

Гасударственный комитет ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.11,80. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23,11.80 (53) УД К 621.396 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Мироновский и Г. А, Финоженок

Ленинградский институт авиационного приборостроения (7I ) Заявитель а Лет э

1 4ць,ь д1 (Й1 1 1 Ой (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

АПЕРИОДИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ

Изобретение относится к контролю регулирующих управляющих систем и может быть использовано, в частности для контроля и диагностики апериодических звеньев, входящих в состав систем автоматического управления, $

Известны различные устройства контроля н диагностики системы автоматического управления, например устройство для функционального контроля систем управления. 1 .

Принцип работы этого устройства заключа. ется в использовании динамической модели систем управления, лодключаемой параллельно проверяемой системе с последующим сравнением .их выходов (1).

Недостатком этого устройства является невозможность определения места неисправности.

Также известно устройство для коррекций звеньев в системе автоматического регулирования. Устройство содержит два избыточных звена, выходные сигналы которых сравниваются с линейными комбинациями выходных сигннааллов проверяемътх звенмв, в результате чего определяется номер неисправного звена f5.

Недостаток устройства — невозможность ло г кализации неисправности внутри звена.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для диагностики и коррекции ошибок апериодических звенмв системы автоматического регулироваУстройство содержит реле, контакты которых включены в цепь питания лампочек, два апериодических (интегрирующих) звена и четыре сумматора. Входы первых двух сумматоров соединенысо входами и выходамя.проверяемых аперйодических звеньев. Выход каждого нз этих сумматоров соедйнен со входом соответствующего аперйодического звена, входы двух других сумматоров соединены с выходамн аперноднческого звена. Выходы этих сумматоров соединены с обмотками реле, причем выход одного из сумматоров соединен через нормально замкнутые контакты реле с корректирующими сумматорами.

При появлении однократной неисправности появляются контрольные сигналы Ь и Ьв, от личные от нуля, в результате . чего срабатываÑ3 х

Ь.Р.+1

I т =1,0

3 7817 ют реле, через контакты которых зажигаются сигнальные лампочки, укаэьвающие номер отказавшего блока, а также осуществляется коррекция искаженного сигнала с помощью одно го из корректирующих сумматоров. Таккм обS разом устройство позволяет определить номер неисправного блока и осуществить erd коррекЪ цию, однако не дает возможности .локализо- . вать неисйравность в пределах этого блока (3).

Недостатком этого устуойства является огранйченная глубина контроля. цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем определения ке только номера неисправного звена из группы проверяемых звеньев, но и указания ви да и места неисправности внутри данного звена с точностью до его постоянной времени и коэффициента усиления.

Поставленная цель достигается тем, что уст ройство для диагностирования апериодических звеньев, содержащее сумматоры и интегрирующие звенья, причем входы первого сумматора соединены со входами и выходами апериоди ческих звеньев, а выход через первое интегрирующее звено — с первым входом второго сум- матора, вторые входы которого соединены с выходами апериодических звеньев, содержит генератор тактовых импульсов, восемь вентилей, счетчик, триггер, два коммутатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейкой зависимости сигнала, причем генератор таКтовых импульсов соединен через последовательно вкпю. ченные первый и второй вентили и счетчик с триггером, нулевой выход которого связан с управляющими входами третьего, четвертого и пятого вентилей, а едащкчный выход — с управляющими входами шестого, седьмого к вось- . мого вентйлей, сигнальййе входы йервого коммутатора соединены с выходами апериодических звеньев, а выход через четвертый вентиль-с первым входом третьего .сумматора, сигналь-, ные вХоды второго коммугатора соединены со входами аперкодических Звеньев, а выход череэ,цоследОВательно Вкмюченные второе кнтегриру 45 ющее звено и седьмой вентиль — со вторым входом третьего сумматора, сигнальные входы третьего и шестого вентилей соединены с выходом второго вентиля, а выход — с уп1акляющими входами соответственно первого и вто50 рого коммутатора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом первого вентиля, с а гнальным входом пятого вентиля и через дифферентррующее звено — с сигйальним

Входом восьь1ого вентиля, выхеды пятого к восьмого вентилей связаны со входами четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого . сумматоров соединены со входами блока проверки линейной зависимости сигналов, выход

68 4 которого подкяючен к управляющему входу второго вентиля.

На чертеже представлена блок-схема устрой:ства для диагностирования апериодических звеньев.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, второй сумматор 2, счетчик 3, триггер 4, первый коммутатор 5, первое интегри-. рующее звено 6, первый сумматор 7, дифференцирующее звено 8, блок 9 проверки линейной зависимости сигнала, второй коммутатор

10, третий 11 и четвертый 12 сумматоры, второе интегрирующее звено 13, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятый 18, шестой 19, седьмой 20 и восьмой 21 вентили, а также апериодические звенья 22.

Устройство работает следующим образом.

Объект контроля содержит п апериодических звеньев соединенных прокэвольным образом. Здесь х- y — входной и выходной сигналы i-го звена; а, и b„- его коэффициент усиления и пастояйная времени соответственно, Входные и выходные сигналы контролируемых апериодкческих звеньев складываются с определенными коэффициентами сумматором 7 и полученная сумма интегрируется при помощи звена 6, на выходе которого формируется сигНал у „, определяемый выражением

n+.

1 h ч =- w(3 ++a x ). к+1 Р. 31 1

Этот сигнал поступает на сумматор 2„где складывается с выходными сигналами контролируемых звеньев 22. При правильной работе всех звеньев 22 выходной сигнал сумматора 2, который формируется в соответствии с выражещь ем равен нулю. Это доказывается следующими выкладками

При этом вентиль 14 заперт, счетчик 3 и трастар 4 находятся в нулевом состоянии и устройство ие работает.

Рассмотрим неисправности звеньев, связать яыЕ с отклонением коэффициентов а, и b;

7817

5 от их номинальных значений, причем будем считать, что неисправен только один из коэффициентов а;, Ь„и, что входные сигналы звеньев имеют разную форму. Нарушение поледнего условия приводит к появлению неразличимых ошибок. При отклонении постоянной времени i-го звена 22 на величину ЬЬ = const

i от номинала сигнал Ь принимает значение

ЬЬ я 2 1 где у, — выходной сигнал i-ro звена при 10 наличии неисправности. Следовательно, в данном случае вид сигнала Ь(т) совпадает с видом выходного сигнала неисправного звена у (т), отличаясь от него только постоянным мйожителем db;. 15

При отклонении коэффициента усиления

i-го звена на величину Ьз„= const от номинала сигнал Ь принимает значение

Ь=- ЬСь х °

Р

Следовательно, в данном случае сигнал Ь(т) совпадает по виду с проинтегрированным входным сигналом i-го звена, отличаясь от него только постоянным множителем Ьа..

Таким образом, сравнивая: сигнал Ь поочередно с сигналами у; и проинтегрированными сигналами х;, можно определить номер неисправного звена 22 и указать искаженный коэффициент а; ити b;, что осуществляется следующим образом, 30

При возникновении неисправности на выходе сумматора 2 появляется сигнал, отличный от нуля Ь ФО, вентиль 14 отпирается и лропус. кает импульсы с генератора 1, которые поступают на счетичк 3. Пока число импульсов, поступивших на счетчик, меньше и, триггер 4 находится в нулевом состоянии и его выходные сигналы равны Т = О, Т = 1. При этом откры-. ты вентили 17, 18 и вентиль 16, через который импульсы с генератора 1 поступают на управляющий вход коммутатора 5. Благодаря этому на вход блока 9 поступают следующие сигналы

zt и zg.

zg У;; i-=1,2,...,.п,2з =Ь и осуществляется их сопоставление. Если при некотором i оказывается, что сигналы Ь и у.

i линейно зависимы (пропорциональны), то на . выходе блока 9 вырабатывается сигнал б = 0 (в остальных случаях он равен единице), который закрывает вентиль 15, прекращая тем самым,поступление импульсов от генератора 1 на вход счетчика 3 и коммутатора 10. Содержимое счетчика 3, а также состояние коммутатора 10 однозначно указывают индекс i неисправной по стоянной времени Ь;. з1

Если отклонений постоянной времени нет, а искажен один из коэффициентов а;, то ароцесс диагностирования продолжается n + Г тактов. При этом на п-м такте по сигналу со

68 6 счетчика 3, триггер 4 переводится в состояние

"1", в результате чего вместо вентилей 16 — 18 открываются вентили 19 — 21. Теперь блок 9 анализирует пропорционщьность а едрьщих сигналов 21 и 22.

2. 1= р+-1 I 1 1 ю ° - Г

P+1 что эквивалентно проверке пропорциональности сигналов Л и х /К Если as (n + i)- такте сигналы zt и z> окажутся линейно зависимы, вырабатывается сигнал 8 = О, который действует так же, как было описано выше.

При этом достигается поставленная цель, а именно расширение функциональной возможности диагностирования апериодических звень. ев.

Преимущества данного устройства по сравнению с известными заключаются в том; ч1о . увеличивается разрешающая способность диагностирования (степень локализации неисправности) и повышается ремонтопригодность проверяемого объекта.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования апериодических звеньев, содержащее сумматоры и интегрирующие звенья, причем входы первого сумматора соединены со входа4и и выходами апериодических звеньев, а выход через первое интегрирующее звено — с первым входом второго сумматора, вторые входы которого соединены с выходами апериодических звеньев, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит генератор тактовых импуль. сов, восемь вентилей, счетчик, триггер, два коммутатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейной зависимости сигнала, причем генератор тактовых импульсов соединен через последовательно вкпюченньи первый и вй рой вентили и счетчик .с триггером, нулевой выход которого связан с управляющими входами, третьего, четвертого и пятого вентилей, а единичньй выход — c управляющими входами шестого, седьмого и восьмого вентилей, сигнальные входы первого коммутатора соединены с выходами апериодических звеньев, а выход через четвертый вентиль — с первым входом треть его сумматора, сигнальные входы второго коммутатора соединены со входами апериодических звеньев, а выход через последовательно вклю. ченные второе и цегрирующее звено и седьмой вентиль — со вторым входом третьего сумматора, сигнальные;входы третьего и шестого вентилей соединены с выходом второго вентиля, а выход — с управляющими входами соответственно первого и второго коммутатора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом первого вентиля, с сигнальным входом пятого вентиля и через дифференцирующее звеСоставитель В. Дианов

Техред М. Петко Корректор N. Муска

Редактор О. Малец

Заказ 8133/52

Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

"Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

781768 но †. с сигнальным входом восьмого вентиля, выходы пятого и восьмого вентилей связаны со входами четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого, сумматоров сбединены со входами блока проверки линейной зависимости сигналов, выход которого подклкнен к управляющему входу второго вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К 439790, кл. G Об В 23/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР No 469950, кл, 6 05 В 23/02, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР Х 356628, кл. G 05 В 23/02, 1971 (прототип).