Устройство для диагностирования объекта Советский патент 1987 года по МПК G05B23/02 

113

Изобретение относится к вычислительной технике и технической диагностике и может быть использовано пр проверке объектов на работоспособность.

Цель изобретения - увеличение полноты контроля.

На фиг. 1 представлена структурна схем объекта (регулятора активной судовой электростанции); на фиг. 2 - структурная схема устройства для диагностирования объекта; на фиг. 3 - блок вычисления коэффициентов; на фиг. 4 - блок умножения; на фиг. 5 - анализатор знака .

Регулятор активной нагрузки судовой электростанции содержит датчики 1 и 2 активной нагрузки, формирователь 3 среднего арифметического значения активной нагрузки, элементы 4 и 5 вычитания (фиг. 1).

Ц, k2...k5. - передаточные коэффициенты соответствующих функциональ

НЫХ блоков; dk... dky - отклойение 25 от их эталонного значения; х, yi - входные сигналы регулятора; jy, ,у - отклонение от заданного значения выходных сигналов регулято1 а.

Для данного объекта относительно зо показателя качества йу, можно запи- ДУ, Xi -akykjk +

Jkjk3k4 -I- Ц dkjk + kj , + k2kj dk4 + /Ikjk, dk + kj akj dk + + dkj и kj /Jk4

+ k, + k dkj iky + + 4k5 + k,4k3kj + + ak л kj d ky

kjkj dky + kj и kjkf kj d kg Akj+ + dk2kjk5 + dkjkj dky + Jk k3k5 + + Jkj dk} dkj - kj 4kf - dkjkj - - Jkj d k

+ ,Jlk3k4 + X, dk flk,,k4 Xjkj dk3k4 общем виде можно записать

,j-dk2 kjk - X, лЦ +

+x ak + x,kj,kj dk4+ Xjdk kj k fggЛу, x o(, + Xj, .. .Xj +...(„.

+ , Л kj dk4 + X-, dk /kj лк.+Аналогично и для второго канала

+ akj 4k4 -ь хг dki лЦ /)k4+„„ но записать

+ x, - х 4k,.4k4 X, ( dk,k,k4+

+ k,. dkjk + k k5k4 - dk,k4 + . йУ x k kjdky + x k dkjkj +

+ 4k,kj dkg + kj dk + k, kj Ak.- 40 /jks Xjjk kjkj- + x,dkTkjkf

- - dk, лk4) + X2( ++ x,dk,4kjk5 + x..k, k5+

+ kj dkjk + 4kj Л k3k4 + , /ik4 +

1 f.Je I ImfJi rf

+ x kjdkjkj Xjdkjkjky +

+ Akjkj uk4 + ) + x jkjkjdkf + xzk dkjky-f x.jdXjdkj4kj f o l 2

- Xoknikj - x.dk,kr- - x,k,dkc

t2R-2 X,

.

где oi. f(kj-, Jkj) j 1, Если

m

i 1, n.

X

X,

t мин 1 WOKC

IMHH X X j .

ПММИ n - n MOKO

TO можно утверждать, что погрешность

50

Сущность изобретения заключается в том, что исходя из технического с тояния обэзекта (о) и возможных пре дельных значений входных сигналов (х...х ) определяется такой набор входных сигналов, при котором погреш ность в работе объекта оказывается максимальной. При этом, если коэффи-

по первому каналу будет максимальной ее циент (rf,- при х. имеет знак плюс, то

для максимизации функции Jy

в том случае, когда положительным коэффициентом при х- будут соответствовать их- максимально возможные значения, а отрицательным коэффициентам

при X; - минимально возможные значения. Так, если в приведенном примере с/,:0, а 7 О, то для того, чтобы получить максимально возможную погрешность 4у , необходимо на первый вход подать значения х, а на второй вход . Если в этом случае

4 у будет удовлетворять заданным условиям, то объект по первому каналу является работоспособным, так как при всех остальных комбинациях х, и х,

& У буд.ет меньше полученного значения, т.е. тем более будет удовлетво- рять предъявляемым к нему требованиям.

. +4k dk,jk4 + dk, kjk44k k + ь ik4+ k kjAk4 + лk dkj 4k + ,k4 -

/Ik, 4k4(1)

Jkjk3k4 -I- Ц dkjk + kj , + k2kj dk4 + /Ikjk, dk + kj akj dk + + dkj и kj /Jk4

+ k, + k dkj iky + + 4k5 + k,4k3kj + + ak л kj d ky

kjkj dky + kj и kjkf kj d kg Akj+ + dk2kjk5 + dkjkj dky + Jk k3k5 + + Jkj dk} dkj - kj 4kf - dkjkj - - Jkj d k

+ x,dk,4kjk5 + x..k, k5+

1 f.Je I ImfJi rf

+ x kjdkjkj Xjdkjkjky +

+ x jkjkjdkf + xzk dkjky-f x.jdX

- Xoknikj - x.dk,kr- - x,k,dkc

t2R-2 X,

+ XjO .

.

Сущность изобретения заключается в том, что исходя из технического состояния обэзекта (о) и возможных предельных значений входных сигналов (х...х ) определяется такой набор входных сигналов, при котором погрешность в работе объекта оказывается максимальной. При этом, если коэффи-

циент (rf,- при х. имеет знак

для максимизации функции Jy

F,(xj, k., 4k)) необходимо выбрать а если o j имеет знак минус, то

1 ММн

313

В состав устройства для диагностирования объекта входят группа вы- читателей 6 j6«« f, первый блок 7 эталонов, блок 8 вычисления коэффициентов, группа анализаторов 9 ,9...9 знака, группа ключей 10,10...10, второй блок 11 эталонов, элементы ИЛИ 12. , 12, . ., 1 2|, переключатель 13,блок 14 индикации (фиг. 2).

Первый 7 и второй 11 блоки эталонов - известные блоки, которые могут быть выполнены в виде делителей напряжения, на входы которых в режиме диагностирования может быть подано пос- тоянное напряжение. Но функционально блок 7 эталонов формирует сигналы, пропорциональные номинальным значениям диагностических параметров, например, их передаточных коэффициен- тов k,,kj,..k, а второй блок 11 эталонов формирует сигналы, пропорциональные предельным значениям входных сигналов объекта: .,.( ,т) .

Блок 8 вычисления коэффициентов - известный функциональный блок, который может быть выполнен в виде блоков умножения, сложения и вычитания. Одна из возможных практических реализаций блока 8 вычисления коэффициен- тов Представлена на.фиг, 3 применительно к вычислению коэффициента о( для приведенного примера объекта (фиг. 1),

Блок 8 вычисления коэффициентов содержит группу умножителей 15,,.15. сумматор 16 и Бычитатель 17,

Умножители 15 , ,, 15 - известные функциональные блоки. Если число сомножителей в слагаемом выражении (1) больше двух, например, k,k ,k,, то применяются соответственно два последовательно соединенных умножителя t8 и 19 (фиг, 4 ;),

Для вычисления коэффициента первый из первых входов блока 8 вьиисления коэффициентов соединен с первыми входами умножителей 15,15, 15,154,158 группы; сигнал со второго и пятого из первых и вторых входов в форми- ровании сигнала, соответствующего о/, , не используется; третий из первых входов соединен с первыми входами умножителей 15j, 15,-, группы и со вторыми входами умножителей 15з, 15g группы; четвертый из первых входов Соединен с первыми входами умножителей 15j, 15tt группы, со вторыми входами умножителей 15, 15-,, группы

5 о

g п g

5

16.4

С третьим входом умножителя 15,первый из вторых входов блока 8 вычисления коэффициентов соединен со вторыми входами умножителей 15, 155,15j группы, с третьим входами .умножителя. 15 группы; третий из вторых входов соединен со вторыми входами умножителей 15, группы, третьими входами умножителей 15у, 15 группы четвертый из вторых входов соединен со вторым входом умножителя 154 группы и третьими входами умножителей 15, 15, 15j группы, выходы умножителей 15, 13., 155 , V fe 7 8 соединены соответственно с первым - седьмым входами сумматора 16, выход которого соединен с первым входом вычитателя 17, Выходы умножителей 15,,, 15 и 15i соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами вычитателя 17, вькод .которого соединен с первым из выходов блока 8 вычисления коэффициентов.

Аналогично Строится блок 8 вьгаис- ления коэффициентов и для вычисления

З 4 Т,Д.

При подаче сигналов на первые и вторые входы блока 8 вычисления коэффициентов входящие в его состав умножители 15,,,,., сумматор 16 и вычитатель 17 выполняют свои прямые функции и в соответствии с (1) на выходе блока вычитания формируется сигнал, соответствующий о,

Анализаторы 9 ,9,,.,,9 знака служат для определения знака коэффициентов 0, ofj ... d , одна из возможных реализаций которого представлена на фиг, 5, Анализатор 9 знака (фиг,5) вьтолнен в виде двух пороговых элементов 20 и 21,

Первый пороговый элемент 20 формирует сигнал логической единицы, если на его входе положительное напряжение, близкое к 0, и вьппе, а второй пороговый блок 21 формирует сигнал логической единицы, если на его входе отрицательное напряжение, близкое к 0, и ниже, Таким образом, если на вход анализатора 9 знака поступит сигнал в виде положительного напряжения (соответствует положительному значению о ) , то на выходе первого порогового элемента 20 фиксируется сигнал логической единицы) а, следо- вательно, и на первом выходе блока 9; определения знака), а на выходе второго порогового элемента 21

513

(втором выходе блока 9 определения знака) - логический ноль.

Наоборот, если на входе анализатора 9; знака - отрицательное напряжение, то на выходе второго порогового элемента 21 - логическая единица, и на выходе первого порогового элемента 20 - логический ноль.

Таким образом определяется знак коэффициентов ol (i 1 ,m) .

Ключи lOj, , 102.. 10 открываются в случае, если на их второй вход подается управляющий сигнал в виде логической единицы.

Блок 14 индикации - известный фун- определить набор входных сигналов

30

кциональный блок, в качестве которого может быть использован цифровой вольтметр.

Устройство (фиг. 2) работает следующим образом.20

После того, как устройство будет подключено к объекту и будет включено питание (объект и шины питания не показаны) на вторые входы вьгчитателей 6 ...6f, группы поступят сигналы, ха- - рактеризуюпще техническое состояние объекта (например, k,k,...k с выходов соответствующих датчиков, встро - енных в объект).

На пер вые входы вьиитателей 6, , 6j...6f, поступят сигналы, пропорциональные их эталонным значениям с выходов блока 7 эталонов, эти же сигналы поступят и на соответствующие вторые входы блока 8 вычисления коэффи- 35 циентов. На выходах вычитателей 6,, , 6. ...6j группы формируются сигналы, соответствующие отклонению реальных параметров от их эталонных значений (например 4k, Ak... 4k ), поступа- О ющие на соответствующие первые входы блока 8 вычисления коэффициентов, на выходах которого формируются значения коэффициентов (например, о/ , о ) Знак каждого из коэффициентов с. ., . оценивается соответствующим из анализаторов 9

1 в соответствии

9...9

знака группы и с тем,отрицателен или положителен знак oi , на соответствующем выходе анализатора 9 знака появляется сигнал логической единицы,.

Набор логических единиц и нолей с выходов анализаторов- 9... 9 знака группы поступает на вторые входы соот- з ветствующих ключей Ю , 10 i.. Ю, на первые входы которых поступают сигналы, пропорциональные возможным максимальным и минимальным значениям для

каждого из входных сигналов (например, Хпм«ксИ х,.„ ) с выходов второго блока 11 эталонов. На один из двух входов каждого элемента ИЛИ 12, i .-IS группы поступает сигнал х.

и фиксируется на его выходе.

или X

1 макс

Поочередно подключая выходы элементов ИЛИ 12, 12 ... 1 2 группы посредством переключателя 13 к выходу блока 14 индикации, оператор определяет набор входных параметров, при которых погрешность в работе объекта окажется максимальной.

Таким образом, устройство позволяет

0

0

-

5 О S

0

з

исследуемого объекта, при котором погрешность на его выходах будет наибольшей. Причем данная информация определяется, исходя из технического состояния объекта. Это увеличивает полноту контроля.

Формула изобретения

1.Устройство для диагностирования объекта, содержащее первый и второй блоки эталонов, блок индикации и переключатель, отличающееся тем, что, с целью увеличения полноты контроля, введены группа вычитателей, группа анализаторов знака, блок вычисления коэффициентов, группа ключей, группа элементов ИЛИ, первые входы вычитателей группы являются входами устройства, выходы вычитателей группы соединены с входами первой группы блока вычисления коэффициентов, входы второй группы которого, объединенные соответственно с вторыми входами вычитателей группы, подключены к выходам группы первого блока эталонов, вькоды группы блока вычисления коэффициентов соединены с входами анализаторов знака груЯпы,1 выходы которых соединены с входами управления ключей группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам второго блока эталонов, а выходы попарно соединены с соответствующими входами элементов ИЛИ группы, выходы которых через переключатель подключены к входу блока индикации.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок вычисления коэффициентов содержит сумматоры, вы- читатели.и группы умножителей по числу выходов блока, входы умножителей групп являются входами первой и второй групп блока, выходы умножителей

каждой группы подключены к входам соответствующих сумматоров и к входам группы соответствующих вычитателей, выходы которых являются соответствующими выходами блока, выходы сумматоров подключены к входам соответствующих сумматоров.

J/(,

йКз AKif.

168

3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что каждый из анализаторов знака группы содержит первый и второй пороговые элементы, входы которых являются входом блока, а выходы - соответствующими выходами блока.

Фиг.1 KI

Кч

Изобретение относится к вычислительной технике и технической диагностике и может быть использовано для диагностирования технического состояния сложных объектов. Цель изобретения - увеличение полноты контроля. Устройство содержит группу вьгчитате- лей 6, первый 7 и второй 11 блоки эталонов, блок вычисления коэффициентов 8, группу анализаторов знака 9, группу ключей 10, группу элементов ИЖ 12, переключатель 13 и блок индикации 14. Увеличение полноты контроля достигнуто за счет выявления группы входных сигналов, при которых погрешность на выходах устройства будет наибольшей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. SS сл со to сд . о

t f f

l (

f

f f

f f f

Фиг.

Фиг, 5