Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов

 

<>987626

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистическик

Республик

;Ъ

//-г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (И1М Кл з

С 06 F 15/46

G 05 В 23/02 (22) Заявлено 130581 (21) 3287913/28-24

Ф с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621 ° 396 (088.8) Опубликовано 070133. Бюллетень Мо 1

Дата опубликования описания 070183 (72) Авторы изобретения

М.Я. Авхач, И.А. Краснов и A.Â. Саушев

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени институт водного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦН

OSJIACTH РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к контролю и технической диагностике и может быть использовано для определения границы области работоспособности технических объектов.

Известно устройство для определения границы области работоспособности, содержащее блок переключений, выходы которого соединены соответственно с блоком памяти и через блок вычисления отклонений параметров с входами первого и второго реверсивных счетчиков, а входы - с соответствующими выходами логического блока, блока памяти, счетчика и регистрирующего блока, входы которого соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков, счетчика и с входами логического блока. В устройстве реализован способ контурного обхода (13.

Недостаточное быстродействие устройства обусловлено необходимостью повторной проверки условий работоспособности при ранее исследованных со четаниях первичных параметров. Кроме того, устройство обладает избыточной информацией о границе области работоспособности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее логический блок, первый выход которого соединен с первым входом регистрирующего блока, два реверсивных счетчика, выход первого из которых соединен с первымвходом блока памяти, с вторым входом регистрирующего блока н с первым входом блока оперативной памяти, выход второго реверсивного счетчика связан с входом блока уставок, с вторым входом блока памяти, с вторым входом блока оперативной памяти и . с третьим входом регистрирующего блока, счетчик, выход которого соединен с четвертым входом регистрирующего, блока и с третьим входом логического блока, первый вход которого соединен с третьим входом блока оперативной памяти .и через первый элемент ИЛИ с первым входом блока переключений, 25 второй выход логического блока соединен с четвертым входом блока оперативной памяти и через второй элемент

ИЛИ с вторым входом блока переключений, третьим входом которого являет3() ся выход блока памяти, выход блока

987626 уста вок соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика и с входогл установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, первый и второй выходы блока оперативной памяти соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, третий и четвертый выходы блока оперативной памяти соединены соответственно через первый и второй элементы ИЛИ с первым и вторым входами блока переключений, четыре выхода которого соединены соответственно с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, с первым и вторым входами блока вычислений отклонений параметров и с третьим входом блока памяти, выход которого со— единен с входом счетчика и с входом установки в исходное состояние первого и второго реверсивных счетчиков, четыре выхода блока вычислений откло- 20 нений параметров соединены соответственно с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков (2j .

Недостаток данного устройства заключается в наличии избыточной ин- 25 формации о границе области работоспособности, требующей дополнительный объем памяти и снижающей эффектив-.. ность использования границы области работоспособности для ижрокого круга задач.

Цель изобретения — сокращение требуемого объема памяти для фиксации информации о границе области ðàботоспособности при неизменной точ- 35 ности ее определения путем исключения необходимости запоминания граничных точек сеточной области, отличающихся друг от друга только одной координатой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определе" ния границы области работоспособности технических объектов,. содержащее два элемента ИЛИ, счетчик, выход которого подключен к первым входам логического и регистрирующего блоков, два реверсивных счетчика, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом блока переключений, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым входами блока вычислений отклонения параметров, первый выход которого соединен с суммирующим вхо- 55 дом перво э реверсивного счетчика, второй выход — c вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход блока памяти соединен с первым входом блока переключений, с входом gQ установки в исходное состояние первого реверсивного счетчика и с входом счетчика, выход второго реверсивного счетчика соединен с вход блока уставок, введены блок анализа координат точек и третий элемент ИЛИ, при этом ко входам первого элемента

ИЛИ подключены выход блока уставок и третий выход блока вычислений отклонений параметров, четвертый выход которого и четвертый выход блока переключений соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход блока памяти и выход блока уставок соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента,ИЛИ соединен с вычитающим

1 входом первого реверсивного счетчика, выход которого, выход второго реверсивного счетчика и два выхода логического блока соединены с соответствующими входами блока анализа координат точек, три выхода которого соединены с вторым, третьим и четвертым входами регистрирующего блока, первый и второй выходы логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока переключений.

Блок анализа координат точек содержит два элемента сравнения, два регистра памяти, генератор одиночного импульса, кольцевой трехразрядный регистр сдвига, три элемента И, четвертый элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента сравнения, к входу записи первогс регистра памяти и к первому выходу блока, второй вход — к первому входу блока, первый вход — к первому входу второго элемента И, входу установки кольцевого регистра сдвига, третьему входу блока и через генератор одиночного импульса к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй вход — с выходом кольцевого регистра сдвига, а выход— с вторым выходом блока и входами разрешения записи первого и второго регистров памяти, выходы которых через соответствующий первый и второй элементы сравнения соединены с входами третьего элемента И, второй вход блока соединен с входом кольцевого регистра сдвига, четвертый вход блока — с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, с входом записи второго регистра памяти и третьим выходом блока.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для определения границы области работоспособности; на фиг. 2 — схема блока анализа координат точек; на фиг. 3 — графическая иллюстрация

9 87626 процесса поиска граничных точек области работоспособности способом контурного обхода; на фиг. 4 — алгоритм выбора отклонений параметров при поиске граничных точек области работоспособности. 5

Устройство для определения границы области работоспособности фиг.1j содержит реверсивные счетчики 1 и 2, счетчик 3, логический блок 4, регистрирующий блок 5, блок 6 памяти, блок 7 уставок, блок 8 переключений, блок 9 вычислений отклонений параметров, блок 10 анализа координат точек, причем первый выход логического блока 4 подключен к первому входу блока 8 переключений и к третьему входу блока 10 анализа координат точек, второй выход — к второму входу блока 8 переключений и к четвертому входу блока 10 анализа коордиHRT точек. Первый выход блока 8 переключений через элемент ИЛИ 12 соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика 2. Второй и третий выходы блока 8 переключений подключены соответственно к первому и второму входам блока 9 вычислений отклонений параметров,а четвертый выход соединен с третьим входом блока 6 памяти. Четыре выхода 9 вычислений отклонений параметров подключены соответственно к суммирующему входу реверсивного счетчика 1, через элемент ИЛИ 11 — к вычитающему входу реверсивного счетчика 1, к вычитающему входу реверсивного счетчика 2 и через элемент ИЛИ 12 к суммирующему входу реверсивного счетчика 2.

Выход реверсивного счетчика 1 подключен к первым входам блока 6 памяти, блока 10 анализа координат точек и. 40 логического блока 4, а выход реверсивного счетчика 2 — к вторым входам блока 6 памяти, блока 10 анализа координат точек, логического блока 4, а также к входу блока 7 уставок, выход которого через элементы ИЛИ 11 и

13 подключен соответственно к вычитающему входу реверсивного счетчика

1 и к входу установки в исходное состояние реверсивного счетчика 2. Вы- 5О ход блока 6 памяти подключен соответственно к третьему входу блока 8 переключений, к входу установки в исходное состояние реверсивного счетчика 1, к входу счетчика 3 и через эле- 55 мент ИЛИ 13 к входу установки в исходное состояние. реверсивного счетчика 2. Выход счетчика 3 подключен к третьему входу логического блока 4 и к четвертому входу регистрирующего блока 5. Три выхода блока 10 анализа координат точек подключены соответственно к первым трем входам регистрирующего блока 5.

Блок 10 анализа координат точек (фиг. 2 ) содержит два элемента 14 и

15 сравнения, регистры 16 и 17 памяти, генератор 18 одиночного импульса, кольцевой трехразрядный регистр 19 сдвига, элементы И 20 — 22, элемент

ИЛИ 23, причем выход элемента И 20 подключен к первому входу элемента

14 сравнения и к входу записи регистра 16 памяти, а выход элемента И 21к первому входу элемента 15 сравнения и к входу записи регистра 17 памяти. Выходы элементов 14 и 15 сравнения подключены соответственно к первому и второму входам элемента

И 22, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 23. На первый вход элемента ИЛИ 23 подается сигнал с выхода третьей ячейки кольцевого регистра 19 сдвига, а на третий входсигнал с генератора 18 одиночного импульса. Выход элемента ИЛИ 23 подключен к входам разрешения записи регистров 16 и 17 памяти, выходы которых подключены соответственно к вторым входам элементов 14 и 15 сравнения. Выход реверсивного счетчика 1, являющийся первым входом блока 10, подключен к первому входу элемента

И 20, выход реверсивного счетчика 2, являющийся вторым входом блока 10, подкпючен к первому входу элемента

И 21. Первый вход логического блока

4, являющийся третьим входом блока 10, подключен к входу кольцевого трехразрядного регистра 19 сдвига, второй выход логического блока 4, являющийся четвертым входом блока 10, подключен к вторым входам элементов

И 20 и 21, к входу установки в исходное состояние регистра 19 сдвига и к входу генератора 18 одиночного импульca. Соответствующими выходами блока 10 анализа координат точек являются выходы элементов И 20 и 21, а также выход элемента ИЛИ 23.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в реверсивные счетчики 1 и 2 вводят числа, х4,1„

1Фах ственно максимально возможное значение параметра х, принадлежащее его области определения х1,„;„ <х„ х1щ „, и минимально возможное значение параметра х2, принадлежащее области определения х . <х <х „. Содержимое счетчика равно х „, т.е. какому-либо фиксированному значению параметра х>, находящемуся в пределах х „„< хз(хз „. Число состояний реверсивных счетчиков 1 и 2 устанавливается равным соответственно М4 и N2., В блок 7 уставок вводят число, равное х „, т.е. число, равное максимально возможному значению параметра х2 из его области определения.

В блоке 10 анализа координат точек в регистре 19 сдвига все ячейки находятся в невозбужденном состоянии .

987626

Вначале определяется первая точка, принадлежащая обгасти работоспособности G — точка R. При этом выходные сигналы реверсивных счетчиков 1 и 2 подаются на соответствующие входы логического блока 4, блока

10 анализа координат точек и блока

6 памяти. Выходной сигнал реверсивного счетчика 2 подается на вход блока 7 уставок, а выходной сигнал счетчика 3 — на соответствующие 1О входы регистрируемого блока 5 и логического блока 4.

Логический блок 4 предназначен для вычисления функции работоспособности Y = У(x), где Ф(х) !5

=Ч (х, х, ..., х °, ..., x ), и для проверки условий работоспособности

Y Y V(x) Y (1)

Если при определенных значениях х< условие (1) не выполняется, то появляется сигнал на первом выходе логического блока 4, а если выполняется, то сигнал появляется на втором выходе, при этом поиск первой точки, принадлежащей области G, ведется по координате х2 от X2 „.„до х „, „ с шагом дх . Если при x„ = х1„„ „,, х2 = х2 „„;д и х y = х „отображающая точка находится вне области работо- 30 способности G (фиг.1), то не первом выходе логического блока 4 появляется сигнал, который подается на первый вход блока 8 переключений, сигнал с первого выхода которого 35 через элемент ИЛИ 12 подается на суммирующий вход реверсивного счетчика

2, в котором записывается число х2 = х 2 + д х 2. Затем снова сигналы с выходов реверсивных счетчиков 1, и 40

2 и счетчика 3 подаются на соответствующие входы логического блока 4, который проверяет справедливость выполнения условия (! ) .

Если условие (1 ) не выполняется, то по сигналу с первого выхода логического блока 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 2 вновь подается сигнал, цикл определения точки повторяется.

При х = x „на выходе блока 7 уставок йоявляется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 подается на вход установки в исходное состояние реверсивного счетчика 2 и через элемент

ИЛИ 11 на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, в котором записывается число (х 1„, „- Ьх.1а„) .

Если условие> (1 1 не выполняется, то вновь на первом выходе логического блока 4 появляется сигнал, который подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. В счетчике 2 записывается число х2 = х + д,х2, и цикл определения точки R повторяется. á5

Если при очередном изменении параметров отображающая точка перейдет в область работоспособности (на фиг. 3 точка R), то появляется сигнал на втором выходе логического блока 4, который подается на четвертый вход блока анализа координат точек, B котором данный сигнал устанавливает в исходное состояние реги"тр 19 сдвига, поступает на вторые входы элементов И 20 и 21 и на вход генератора 18 одиночного импульса, выходной сигнал которого через элемент

ИЛИ 23 поступает на второй вход регистрирующего блока 5, давая команду на запись координат точки. Сигнал с второго вь|хода логического блока 4 поступает также на второй вход блока

8 переключений, в результате чего появляются сигналы на его втором и четвертом выходах. Сигнал с четвертого выхода блока 8 переключений подается на третий вход блока 6 памяти. Блок 6 памяти предназначен для запоминания координат точки R(х„1„ х2 ) и сравнения этих координат с текущими координатами отображающей точки

ХЛ = (х.!Л, х2Л) Е а (Л = 2.3, }.

Если выполняется условие

Х1М = х1л х2Л (2) В устройстве производится обход границы в том порядке, как это указано стрелками на фиг. 3. Блок анализа то блок 6 памяти вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничных точек. Если условие (2 ) не выполняется, то выходной сигна ч блока памяти равен нулю. Выходной сигнал с второго выхода блока 8 переключений подается на первый вход блока вычислений отклонений параметров, который предназначен для выбора шагов изменения параметров дх и д х с определен2 ным знаком на каждом этапе поиска граничных точек по алгоритму, приведенному на фиг. 4.

Первой точкой алгоритма является шаг (- дx„), т.е. при поиске граничных точек, параметр х принимает значение х = х

G, то согласно алгоритму выбирается шаг (- д х.2) т . е. при следующем шаге поиска граничных точек отображающая точка имеет координаты (X R — д х; х2й -д х ) и т.д. Если точка с координатами (х — д х„; х2)лежит вне области Q, то вйбирается шаг (+дх2), т.е. отображающей точке задаются координаты (х

+ дх2) и проверяется условие (1).

Затем цикл определения граничных точек повторяется.

9 87626 координат точек при этом работает следующим образом.

Пусть в реверсивных счетчиках 1 и 2 записаны координаты точки R В этом случае на вторые входы элементов И 20 и 21 подаются сигналы с второго выхода логического блока 4, подается также сигнал на генератор 18 одиночного импульса, выходной сигнал которого через элемент ИЛИ 23 дает разрешение на фиксацию координат точки R., которая осуществляется регистрирующим блоком 5, и на запись координат точки R(х я, х ) в регистры

16 и 17 памяти. Элементы 14 и 15 сравнения выдают сигнал лишь в случае несовпадения содержимого регистров 16 и 17 памяти и реверсивных счетчиков 1 и 2 соответственно. Если на втором этапе определения границы области работоспособности отображающая точка вновь находится в области работоспособности G, то согласно алгоритму (фиг. 4) изображающая точка имеет координаты Я (xyg дxq xgp) и на выходе элемента 14 сравнения появляется сигнал, который подается на первый вход элемента И 22. На выходе элемента 15 сравнения сигнала нет, в результате чего координаты отображающей точки R не фиксируются регистрирующим блоком 5. Если на следующем этапе определения границы области G отображающая точка вновь находится в области работоспособности то изображающая точка имеет коордиtt наты R (х я- Ь х,; х я - D х ) .

B результате на выходах элементов 14 и 15 сравнения появляются сигналы, которые через элемент И 22 и элемент

ИЛИ 23 дают разрешение на запись координат точки R в регистрирующий блок 5 и в регистры 16 и 17 памяти.

Если на каком-либо К-м этапе определения границы области С отображающая точка выходит за пределы области работоспособности, то сигнал с первого выхода логического блока 4 поступает на вход трехразрядного регистра 19 сдвига, возбуждая его первую ячейку.

1. Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее

45 два элемента ИЛИ, счетчик, выход которого подключен к первым входам логического и регистрирующего блоков, два реверсивных счетчика, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом блока переключений, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым входами блока вычислений отклонения параметров, первый выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, второй выход — с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход блока памяти соединен с первым входом блока переключений, с входом.установки в исходное состояние первого реверсивного счетчика и с входом счетчика, выход второго реверсивного счетчика соединен с входом блока

65 уставок, о т л и ч а ю щ е е с я

Если отображающая точка в третий раз подряд находится вне области работоспособности, то сигнал с выхода третьей ячейки регистра 19 сдвига через элемент ИЛИ 23 дает разрешение регистрирующему блоку 5 и регистрам

16 и 17 памяти на запись координат точки, принадлежащей области G на (К-1)-м этапе определения границы области работоспособности (на фиг.3, точка R ), Таким образом, регистрирующий блок 5 фиксирует лишь те координаты отображающих точек, принадлежащих границе области работоспособности, которые отличаются одна от другой одновременно как по координате х так и по координате х, а также иксируются отображающие точки, отличающиеся одна от другой лишь по одной координате, но при условии, что при переходе от одной граничной точки к другой по алгоритму, приведенному на фиг. 4, отображающая точка три раза подряд находилась за пределами границы области работоспособности.

10 На фиг. 3 отображающие точки, фиксирующиеся регистрирукицим блоком 5, условно обозначены символом %Соединяя полученные точки получим границы области работоспособности

15 технических объектов в плоскости параметров х„, к .

Как только отображающая точка переходит снова в точку R (фиг. 3), то блок 6 памяти вырабатывает сигнал совпадения, по которому в счетчик

3 записывается число х н+а хэ, а реверсивные счетчики 1 и 2 устанавливаются в исходное положение.

Цикл определения границы области 5 работоспособности повторяется аналогичным образом.

В результате применения предлагаемого устройства за счет -некоторого усложнения его аппаратурной реализа30 ции по сравнению с прототипом сокращается объем памяти, необходимой для записи координат граничных точек, принадлежащих границе области работоспособности, сокращается количество

35 информации, необходимой для записи границы области работоспособности при неизменной погрешности ее определения.

40 Формула изобретения

98762б

12 тем, что, с целью сокращения требуемого объема памяти для фиксации информации о границе области работоспособности при неизменной точности ее определения, в него введены блок анализа координат точек и третий элемент ИЛИ, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к выходу блока уставок и к третьему выходу блока вычислений отклонений параметров, четвертый выход которого и четвертый выход блока переключений соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход блока памяти и выход блока уставок соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого, выход второго реверсивного счетчика и два выхода логического блока соединены с соответствующими входами блока анализа координат точек, три выхода которого соединены с вторым, третьим и четвертым входами регистрирующего блока, первый и второй выходы логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока переключений.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок анали— за координат точек содержит два элемента сравнения, два регистра памяти, генератор одиночного импульса, кольцевой трехразрядный регистр сдвига, три элемента И, четвертый элемент

ИЛИ, причем выход первого элемента

И подключен к первому входу первого

5 элемента сравнения, к входу записи первого регистра памяти и к первому выходу блока, второй вход — к первому входу блока, первый вход — к первому входу второго элемента И, вхо10 ду установки кольцевого регистра сдвига, третьему входу блока и через генератор одиночного импульса к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вы)5 ходом третьего элемента И, второй вход — с выходом кольцевого регистра сдвига, а выход — " вторым выходом блока и входами разрешения записи первого и второго регистров памяти„ выходы которых через соответствующий первый и второй элементы сравнения соединены с входами третьего элемента И, второй вход блока соединен с входом кольцевого регистра

25 сдвигa четвертый вход блока — с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, с входом записи второго регистра памяти и с третьим выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 551б14, кл, В Об В 23/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 744475, кл. G 05 В 23/02, 1978 (прототип).

987626

Составитель В. Иаксимов

Редактор A . .Лежни на Техред Ж. Кастелевич Корректор м. Коста

Заказ 10304/37 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауыская наб р д. 4/5

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