Устройство для контроля динамической системы управления

 

Союз СоветскиМ

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1,789975 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.01.79 (2l ) 2716851/18-24 (51 ) М. Кд.

Cj 05 B 23/02 с присоединением заявки,%

Государственный комитет (23) Приоритет ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 25.12.80 (53 ) УД К 62 1.31 7ъ .799(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. B. Баглюк, В. В. Кубышкин и Г. М. Файкин (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Устройство для контроля динамической системы с обратной связью относит ся к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического конт роля цинамическик объектов, в частностй, 1 судовых систем управления и регулирования, а также энергомеханических объектов с системами стабилизации в замкнутом контуре. В процессе эксплуатации то цинамических систем с обратной связью наблюдается ухудшение характеристик ик элементов как в прямой, так и в обратной цепи, что приводит к частичной, а при дальнейшем развитии и полной потере работоспособности систем.

Известно устройство цля контроля динаМических систем с обратной связью, обеспечивающее измерение выхоцного сигнала системы и сравнение его с эталоном 2о или оценку численных показателей качества перенопносо пропесса 111.

Однако это устройство обладает целым рядом недостатков: производится оценка работоспособности .системы в целом, при этом не предусматривается распознавание неисправностей отцельных блоков системы как в прямой, так и в обратной цепи, что приводит к низкой глубине контроля; недостаточной в реальных условиях; измеряются мгновенные значения переходной функции в цискретные моменты времени, что требует сложной и высокоточной измерительной аппаратуры, особенно при быстропротекающих переходных процессах; производится сравнение мгновенных значений переходной функции с ее эталоном (или номиналом) во множестве точек по времени, что приводит к значительному усложнению аппаратуры обработки данных и к ее избыточности.

Наиболее близким по структуре к предлагаемому устройству является устройство цля контроля следящих систем, содержащее три схемы сравнения, две логические схемы ИЛИ, пять логических схем И, датчики напряжения косинусной и статорной обмоток и датчики напряжения усили3 78 теля, соециненные соответствующим образом, что позволяет в статическом режиме функционирования системы осуществить поиск отказов ее блоков в прямой цепи, вызвавших полную потерю работоспособисст» системы (?).

К основным нецостаткам цанного уст« ройства можно отнести: .распознавание отказов динамической системы только в . статическом режиме, что не позволяет выявлять целый ряц неисправностей, проявляющикся в переходных характеристиках; .. невозможность распознавания неисправностей в прямой или обратной цепи системы без изменения ее структуры, что требует вывода системы в специально организованный режим тестового контроля; не обеспечивается поиск неисправностей блоков системы на ранней стадии их возникновения, что существенно снижает ее живучесть и эффективность функционирования.

9975 4 ные путем преобразования по Лапласу временных функций блоков Х (t, ),1. =1 ° .) гце 5 = (" 4).

При этом рассматриваются функции в области вещественной переменной S= р в интервале О C 5 5 - )@

Аналогично для сигнала рассогласования системы Е (+ ) формируется преобразованный по Лапласу параметр рассогласования системы:

1$

E(5) = ct(p(t))=J e t S(t) dt (2) о

С другой стороны, текущие значения параметров состояния блоков можно выращ зить через параметр рассогласования системы и передаточные коэффициенты }( в виде

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, соцержащее п-блоков сравнения, выходы которых подключены ко входам элементов HE и к первым входам соответствующих элементов И, выкод первого элемента HE непосредственно подключен к первому индикатору, а выхоцы других элементов HE подключены к последующим инцикаторам через соответствующие элементы И, ввецены генератор экспоненциальных функций, ) ) +1-блоков умножения, )"1 +1«интеграторов и и-блоков коррекции, выходы которых соединены с первыми вхоцами соответствующих блоков сравнения, вторые вкоцы которых подключены к выхоцу первого интегратора, соециненного входом с выходом первого блока умножения, первый вход которого подключен к выхоцу генератора экспоненциальных функций и первым вкоцам послецующих п-блоков умножения, выходы которых через соответствующие интеграторы подключены ко входам соответствующих блоков коррекции, вторые входы 5 +1-блоков умножения соецинены с соответствующими контрольными входами устройства, а вход ге. нератора экспоненциальных функций — с эталонным входом устройства.

Предлагаемое устройство для контроля динамической системы управления, состоящей из п-блоков, формирует параметры состояния каждого блока, получен (3)

30 гце передаточные коэффициенты

"1= 1 (к ) "о= )) Q)(к) %g(SQ)"

35 )1 1ц) (5Д Кй М - W)„(&).) определиотся через передаточные функ-. ции блоков Wj (Ьк) при фиксированном значении 5" 5g,, которое соответствует постоянной времени контролируемой цинамической системы.

Разцелив каждое выражение (3) системы на соответствующую правую часть и умножив полученную левую и правую части на отношения — сЫ вЂ” сс2 ...;

" о 20

К МЯ к))

К1о к20" ио получим логические условия работоспос обнос т и каждо го бл ока

<, (+A> ))(ь(Ь)П )t о- (б)1 с с4 ()О

O,ecnu )((Ь }.П К -g(g) Iyg i 0

789975

Имея логические условия (4), можно 5 сформировать набор логических уравне- ний, позволяющих распознавать неисправные блоки в системе с обратной связью "а Ол

01= yhr

,=XA, "л, uUh|-Ì,„2 л„-)

" h- " h ) 25 т. к. разность произведения )(„(3) Ь Кф и параметра рассогласования Я (g) цля соответствующих блоков (1 0 -10 ) меньше эталонов gg. На выходе второго блока 6 сравнения сигнала нет, т. к. за сформированная в ней разность для неисправного второго блока 10 системы больше о,Q, При такой комбинации,выходных сигналов блоков 6 на выходе всех элементов HE 7, кроме второго, будет отсутствовать сигнал. В резульгаге этого на выходе только одного элемента И 8, соответствующего второму блоку 10, появляется сигнал, который и включает табло НЕИСПРАВЕН БЛОК, 49 ы

2 индикатора. Работоспособность устройства не нарушается и при наличии кратных неисправностей в цинамической системе.

5 где L Q - передаточный коэффициент

g -го исправного блока системы. где Qg — логическая функция, характеризующая состояние всей системы в целом; и Ц ...lj> — логические функции, характериО 2- зующие состояние каждого из q -блоков системы.

На чертеже приведена блок-схеМа предла гаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 индика торов, генератор 2 экспоненциальных функций, блоки 3 умножения, интеграторы 4, блоки 5 коррекции, блоки 6 сравнения, элементы HE 7, элемент И

8, объект 9 контроля, состоящий из блоков 10 -10 h динамической системы управления, и элемента 11 сравнения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При возникновении неисправности, например во втором блоке 10 динамической системы и наличии на ее входе внешнего возмущения или входного воздействия (как в режиме тестового контроля, так и режиме рабочего функционирования), запускается генератор 2, формирующий экспоненту, которая подается на вход блоков 3. Сигнал рассогласования системы Я (Я) и выходные сигналы

Х,ф), Х { )... gq (t3 блоков

10 -10в. поступают на второй вход блоков 3 соответственно канала формирования параметра рассогласования и каналов формирования параметров состояния -блоков системы. Полученные в блоках 3 произведения интегрируются в интеграторах4, на выходе которых формируют сигналы, пропорциональные параметрам рассогласования Я (Я) и состоянию блоков системы Х (5), X>(5) ° °

6

g< (g) полученные путем преобраф зования по Лапласу входных сигналов

z(t) и x„(<), х ф,... х„(ц.

Каждый из параметров состояния ({Ц в блоках 5 коррекции умножаетс ся на коэффициенты прецыцущих блоков 1о у kgo k/0 е ° ° ° Kqy КЯр > Кйд величина которых определейа для исправ ного состояния блоков 10б-10 . Выходные сигналы блоков 5 (произведенияХ ($) в.п М ) и параметр рассогласова«(Ппя Я (Q) поохупаюх яа окопы блоков

6 сравнения, в которых определяется их разность, и затем она сравнивается с эталонными значениями, Ьg - tl ) определяющими степень работоспособности кажцого блока.

На выходе всех блоков 6 сравнения, кроме второго, появляются логические сигналы > =Х - „ - ...= ХЛп= >

h{ л1

Такое выполнение устройства расширяет его функциональные возможности путем распознавания неисправностей кажцого блока динамической системы как в прямой, так и в обратной его цепи, на ранней стадии их возникновения в режиме функционирования или тестового контроля независимо or типа тюзмущения, а также повышает точность контроля за счвт перехода от обработки переходных функций к обработке преобразованных по

Лапласу чисел, что также позволяет существенно повысить достоверность оценки остаточного ресурса динамической системы.

789

Формула изобретени

Устройство цля контроля динамической системы управления, содержащее и-блоков сравнения, выхоцы которых подключены ко входам элементов HE и к первым входам соответствующих элементов И, выход первого элемента HE подключен непосредственно к первому индикатору, а выходы других элементов

HE подключены к последующим индикаторам через соответствующие элементы

И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности устройства, в него введены генератор экспоненциальных функций, A +1-блоков умножения,11+1-интеграторов и h -блоков коррекции, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков сравнения, вторые входы которых, подключены к выходу первого инте гра975 8 тора, соединенного вхоцом с выходом первого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу генератора экспоненциальных функций и первым входам последующих fl -блоков умножения, выхоцы которых через соответствующие интеграторы подключены ко вхоцам сООт» ветствующих блоков коррекции, вторые входы tf +1-блоков умножения соединены

1О с соответствующими контрольными входами устройства, а вход генератора экспоненциальных функций — с эталонным входом устройства.

15 Источники информации, пРинятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции N-. 2,179.816, кл. С 05 В23/02,,1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 433452, кл. Cj 05 В 23/02, 1972 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 9040/49 Тираж 956 Подписное

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