Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов

 

СОюз CoioTcltNx

СО4иалистичес республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ!

1 883916 (61) Дополимтельное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 100180 (21} 2872346/18-24 (51)М. Кл.

0 06 F 15/46

Q 01 и 31/28 с присоединением заявки Но

Государственный ноинтет

СССР оо дмаи нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет (Щ УДК 681.326. .71(088.8) Опубликовано 231181 бюллетень ЙЯ 43

Дата Опубликования описания 23.1181 (72) Авторы изобрет.ения

А.П.Зубрилов и И.В.Кабашкин (71) Заявитель

Рижский Краснознаменный институт инжен гражданской авиации им.Ленинского Ком (54) ЭКСТРАПОЛЯТОР ДЛЯ ПРОГНОЗАТОРА

ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ

Наиболее близким па технической сущности к данному изобретению является экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блоки преобразования напряжения в код, управления, отображения, коммутатор, реверсивный счетчик, регистр вычитания, дешифратор, счетчик шагов прогнозирования н вентили (3).

Недостатком этого устройства является использование в нем в качестве алгоритма прогнозирования экстраполяции с помощью линейного двучлена что значительно ограничивает область использования устройства и делает возможным его использование для прог.нозирования только линейно изменяющихся процессов °

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при исследовании надежности автоматических систем управления и радиоэлектронной аппаратуры, в частности для прогнозирования момента наступления постепенных отказов.

Известно устройство для прогнозирования, содержащее блоки обдгающего контроля, управления, вычисления вероятностных параметров, оперативной памяти, прямого и обратного функциональных преобразований, вычисления разности и логические элементы 1) . 15

Недостатком этого устройства является использование экспоненциальной функции для прогнозирования изменения контролируемого параметра в будущие моменты времени,что ограничива- 2() ет область использования устройства.

Кроме того, устройство использует итерационный алгоритм, который требует многократного повторения вычислений, а это значительно увеличивает время расчетов; использование в алгоритме вероятностных характеристик приводит к усложнению устройства.

Известны экстраполяторы для прогнозаторов отказов, содержащие блоки ум- ЗО наження, линии задержки, сумматоры, блоки весовых коэффициентов, логичес" кие элементы $2$.

Недостатком этих устройств является экстраполяция контролируемого параметра толька на фиксированный отрезок времени, определяемый длительностью задержки в линиях задержки экстраполяторов непрерывного сигнала или гериодом контроля в экстраполяторе дискретного действия.

883916

Цель изобретения - расширение области применения экстраполятора, в частности для обеспечения воэможности прогнозирования квазидетерменированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону.

Поставленная цель достигается тем, что экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блок управления, последовательно соединенные блок коэффициентов и коммутатор, последовательно соединенные элемент совпадения, счетчик шагов прогнозирования и блок отображения, содержит генератор импульсов, инвертор и последовательно соединенные первый интегратор,. сумматор, второй интегратор, компаратор и триггер, единичный вход которого подключен к выходу блока управления, выход к первому входу элемента совпадения и управляющему входу коммутатора, первый вход которого подключен к входу первого интегратора, второй выход — к второму входу сумматора, третий выход через инвертор — к второму входу компаратора,а выход генератора импульсов подключен к второму входу элемента совпадения.

На чертеже представлена блок-схема экстраполятора для прогнозатора постепенных отказов.

Устройство содержит блок отображения 1, коммутатор 2, первый интегратор 3, сумматор 4, второй интегратор 5, компаратор б, инвертор 7, блок управления .8, триггер .9, блок коэффициентов 10, генератор импульсов 11, элемент совпадения 12, счетчик шагов рогнозирования 13.

Устройство работает следующим образом.

В экстраполяторе реализуется алгоритм прогнозирования выхода контролируемого параметра за допустимые пределы с помощью интерполяционной формулы Ньютона р Л Ф)=1(с„)Фь1л1м1+ь Ь.ЛФ " } где " t„,I), 1 — базовый полином Ньютона, - с ) — значение контролируемого

1 я параметра в момент време-. ни

m - число шагов прогнозирования до наступления отказа;

Н м = — и (rn-

М Pl — .коэффициенты Ньютона, конечная разность p -ro порядка .

Данная формула позволяет вычислить значение функции f„)=f(<, т, через < шагов прогнозирования, следующих с интервалом прогнозирования Т

Для полинома Ньютона с,и =2 количество шагов прогнозирования до отказа определяется в соответствии с выражением

-Ъ1 ГЬ -1ос

Tn =, (1)

9.а где b=5-6 +k и 1 а=1-2k +k с=1-k

1 н-s) 1 "-fJI одер предельно допустимое значение изменения параметра

Выражение (1) представляет собой решение относительно уравнения ав + bm=-с

1 (2)

Решение указанного уравнения позволяет определить число шагов прогнозирования до наступления отказа и тем самым, при известном интервале прогнозирования С, определить время, через которое наступит отказ

Т

OtK

Устройство работает следующим образом.

Значения контролируемого параметра в предыдущие моменты времени (), f(

При определении времени, через которое наступит отказ Ta „, с блока управления 8 поступает импульс на еди ничный вход триггера 9. На выходе триггера 9 появляется сигнал, который открывает элемент совпадения 12, пропускающий импульсы генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования 13. Одновременно сигнал с выхода триггера 9 поступает на управляющий вхоц коммутатора 2, в результате чего происходит срабатывание последнего.

Напряжение с первого выхода блока коэффициентов 10, пропорциональное

2а, поступает на вход первого интегратора 3. На выходе интегратора 3 получается напряжение, пропорциональное интегралу входной величины, т.е. .(2adt 2at

Это напряжение вместе с напряжени,ем со второго выхода блока коэффициентов 10, пропорциональное коэффициенту;Ь, поступают на вход сумматора 4. На выходе сумматора образуется сумма двух напряжений, равная 2а Ь, которая поступает на вход второго интегратора 5. После интегрирования на выходе второго интегратора 5 действует напряжение, пропорциональное интегралу входного напряжения, т.е.

883916

Это напряжение подается на первый вход компаратора 6. На его второй вход подается напряжение с третьего выхода блока коэффициентов 10, прошедшее через инвертор 7 с коэффициентом усилением К =-1. Следовательно, действующее .на втором входе компаратора

Ь напряжение пропорционально коэффйциенту -C

В момент равенства напряжений на входах компаратора 6 он срабатывает, g на его выходе формируется импульс, поступающий на нулевой 0 вход .триггера 9. Триггер возвращается в исходное состояние. Сигнал на его выходе исчезает, что приводит к выключению коммутатора 2 и блокированию элемента совпадения 12. Поступление импульсов с генератора импульсов 11 на счетчик шагов прогнозирования.13 прекращается.

Таким образом осуществляется моде- 2О лирование уравнения (2), решение которого пропорционально числу импульсов, поступившим на счетчик ша-, гов .прогнозирования 13 ° Выбирая соответствующим образом частоту повторе- )5 ния импульсов генератора импульсов

11, получаем код числа импульсов, записанный в счетчике 13, соответствую щим числу шагов прогнозирования или времени до наступления отказа. Вычис- 3Q ленная прогнозируемая величина отображается на индикаторе блока отображения 1.

Достоинством предлагаемого устройства является возможность его исполь- З5 зования для прогнозирования детерменированных и квазидетерменированных процессов, изменяющихся по произвольному априорно неизвестному закону. формула изобретения

Экстраполятор для прогнозатора постепенных отказов, содержащий блок управления, последовательно соедийеиные блок коэффициентов и коммутатор и последовательно соединенные элемент совпадения, счетчик шагов прогнозирования и блок отображения, о т л ич а ю.шийся тем,что с целью расширения области применения экстраполя-. тора, он содержит генератор импульсов, инвертор и последовательно соединенные первый интегратор, сумматор, второй интегратор, компаратор и триггер, единичный вход которого подключен к выходу блока управления, выходк первому входу элемента совпадения и управляющему входу коммутатора, первый выход которого подключен к входу первого интегратора, второй выход— к второму входу сумматора, третий выход через инвертор — к второму входу компаратора, а выход генератора. импульсов подключен к второму входу элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспртизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 566251, кл. G 06 F 15/46, 1975.

2. Гаскаров Д.В. и др. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной гппаратуры. И., "Сов.радио", 1974, с.192193.

3. Мозгалеэский A.В. н др. Техническая диагностика. N., "Высшая шко.ла", 1975, с.172-173, рис.7-18 (прототип).

88391á

Составитель В.Максимов

Техред Е.Харитончик Корректор С.Шекмар

Редактор В.Еремеева филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 10233/74 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5