Устройство для контроля радиоэлектронных объектов Советский патент 1988 года по МПК G06F11/30 

W,CT

(Л

-

Д X

«iVWЩК1ЩК)

фиг.{

менты сравнения 17, 18, 24, задатчик допусков 23, ключи 9, 12, 15, 19, 22, элемент ИЛИ 25, счетчик 27 и дешифратор 28, блок памяти 32, ключи 33 и ЗЗ, триггер 34, Изобретение позволя- $т повысить достоверность оценки тех нического состояния объектов за счет Существенного уменьшения влияния грубых ошибок измерения на результаты 1 онтроля. Сущность изобретения за- 1 пючается в аппаратурной реализации фпедующйх основных операций: 1) проверка очередного результата измерения И цифровой форме на принадлежность го значения к доверительному интер- йалу ± &U, центр которого равен : кстраполированному значению параме- (ЗП). Если значение параметра на- 5 одится вне доверительного интервала, то результат исключается. Это позволяет исключить (фильтровать) грубые ошибки измерения; 2) расчет экстраполированных ЗП на основе вы борки последних N измерений по каждому из параметров. Если устройством будет зафиксировано наличие грубой ошибки измерения, то такое измерение на формирование экстраполированного ЗП не влияет и:вместо измерения используется экстраполированное ЗП, рассчитанное в предыдущем периоде; 3) сравнение измеренных ЗП с номиналами и отображение величин отклонени На средствах индикации. Формирование сигнала Отказ по тем из параметров у которых в течение двух смежных периодов измерений будет зафиксировано наличие грубых ошибок, 2 ил.

Изобретение относится к автомати- к;е и вычислительной технике и может б|ыть использовано для оценки техни- ч еского состояния контролируемого оръекта и прогнозирования момента вы- в|ода его на.,профилактику.

Цель изобретения - повьщ ение до- с|товерности контроля,

IКа фиг. представлена блок-схема федпагаемого устройства; на фиг. 2 диаграмма синхронизации работы блоков устройства.

Устройство содержит первый элемент И 1, коммутатор 2, нормализатор 3 аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, первьй блок 5 памяти, задат- чмк 6 коэффициентов экстраполяции, блок 7 умножения, накапливающий сум- Мйтор 8, первый ключ 9, задатчик 10 доверительных интервалов, первьй блок

IIалгебраического суммирования, второй ключ 12, второй блок 13 памяти, второй блок 14 алгебраического суммирования, третий ключ 15 третий блок 16 памяти, первьй элемент 17 сравнения, второй элемент 18 сравнения, четвертьй ключ 19, задатчик 20 н|оминалов параметров, третий блок 21 4пгебраического суммирования, пятый ключ 22, задатчик 23 допусков, тре-

О

5

тий элемент 24 сравнения, элемент ИЛИ 25, второй элемент И 26, счетчик 27, депшфратор 28, блок 29 индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель 31 частоты, четвертьй блок 32 памяти, шестой ключ 33, триггер .34 и седьмой ключ 35,

Устройство работает следующим об- разом.

Пусть устройство обслуживает L объектов, по каждому из которых контролируется m параметров. Работа устройства осуществляется в реальном, масштабе времени циклически с периодом опроса объектов Т,, Б свою очередь, каждый из периодов Т состоит из периодов опроса параметров ;

j 1, m. Таким образом, каждый jпараметр 1-го объекта (1 1, L) кон- тролируется с периодом Т, что следует считать единичным измерением, а контроль множества объектов, и параметров реализуется с использованием принципа временного разделения. Уп- равляюцие сигналы с выхода делителя 31 частот включают сигналы А,-А|, определяющие номер объекта, , определяющие номер параметра, и

S,-Sjj, определяющие взаимодействие и функционирование отдельных блоков устройства.

От датчиков параметров, характе- ризующих текущее техническое состояние объектов, электрические сигналы в аналоговой форме поступают на коммутатор 2, который обеспечивает поочередное подключение электричес- ких сигналов от каждого из объектов и представляет собой электронный коммутатор, состоящий из L (по числу объектов) схем электронной селекции на три входа каждая, причем первые их входы постоянно соединены с объектами, вторые в ходы циклически поочередно опрашиваются управляющими сигналами А , A,,,.,A, формируемыми генератором 30 и делителем 31 и указывающими номер объекта, третьи входы опрашиваются управляющими сигналами S, и непосредственно определяют момент съема аналоговых величин с датчиков. Таким образом, с выхода коммутатора 2 на нормализатор 3 в любой момент времени могут поступать электрические сигналы только от одного из контролируемых объектов. Коммутатор выполнен на микросхемах типа КИОКТ2 и КР590Ю12.

Нормализатор 3 осуществляет представление различных электрических величин контролируемых параметров объектов ,в определенный масштаб на- пряжения постоянного тока и может быть реализован на операционном усилителе постоянного тока с изменяемым коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя автоматически ус- танавливается сигналами fA, {с1 и определяется текущими номерами контролируемого объекта и параметра. Изменение коэффициента усиления может быть достигнуто изменением номи- нала сопротивления резистора в цепи обратной связи операционного усилителя, АЦП 4 преобразует напряжение с выхода нормализатора в цифровой двоичный код, который поступает на первые входы первого. 17 и второго 18 элементов сравнения. Для исключения (фильтрации) грубых ошибок измерения и отказов сбойного характера каждый очередной результат измерения U , поступающий с АЦП 4, проверяется на принадлежность его значения к доверительному интервалу ±uU, центр которого равен экстраполированному

значению параметра 1Ь . Эта пронсрка осуществляется в элементах 17 и 18с использованием следующих соотношений.

i

и

1

(1)

(и- и,; ) V (Uj и„-), (2) где Пд: и Uf,; - соответственно левая и правая границы доверительного интервала параметра j, которые рассчитываются в блоках 11 и 14 в соответствии с выражениями:

UM и,- QUjj

и

1J Uj3 + uUj,

(3)

Если выполняется соотношение (1), то результат учитывается, если (2) - то исключается.

Значения полуинтервала йП; по каждому из параметров в виде констант хранятся в задатчике 10. Предварительный расчет значений полуинтервалов производится путем учета трех основных источников ошибок: измерения с дасперсией С , преобразования из аналоговой формы в цифровую с дисперсией и экстраполяции с диспер-S J-

сиёй Сз.:

. Считая, что суммарные

ошибки раслределегал по- нормальному закону с нулевым математическим ожиданием, среднеквадратичное значение суммарных ошибок определяется с помощью выражения

.I „г IT г

rj - icftj tC,j .

Дисперсию ошибок преобразования можно вычислить на основе известного соотношения

3

«f Т2

где п - цена ютадшего разряда для

параметра j.

Дисперсию ошибок экстраполяции на основе соотношения (3) можно рассчитать с помощью соотноаения

2 г 2(N-l)(2N-l)+6p(H-)+6p /,. t,j-GHJ N(NO)

где р - число периодов измерений,

иа которое производится экстраполяция ;

N - объем выборки результатов измерений, на основе которой производится экстраполяция, Значение полуинтервала &U: выбирают таким, чтобы обеспечить вероятность попадания очередного измерения внутри интервала, близкую к единице:

UU. 36.

Экстраполированное значение па- :раметра рассчитьшается на момент ., |времени, соответствующий моменту поступления очередного нового результата измерения данного параметра. При ;Отсутствии грубых ошибок измерения |расчет экстраполированных значений 1производится на основе соотношения

|(3):

N

.

(5)

и

М

N

;где - коэффициент веса i-ro измерения, i , N; N 5 3j результат измерения параметра j на момент времени i объем выборки результатов измерений.

Коэффициенты а; хранятся в блоке 6 I Очередной результат измерения IB двоичном коде с блока 4 поступает |на первый вход четвертого блока 32 памяти по синхросигналу S, . В каче- iCTBe блока 32 памяти могут быть ис- |пользованы регистры 100ИР 4, |К176ИР10, К585ИР12 или ОЗУ. Для обе- спечеиия-требуемой разрядности можно использовать сборки указанных регистров. По сигналу Sj содержимое блока 32 подается на первый вход шестого ключа 33, управляемого по второму входу первым выходом триггера 34. В качестве триггера может быть использован триггер, работающий по логике RS-триггера (например, типа 533ТР2, 564ТР2, Р561ТР2, 133Т81). Синхросиг- налом S, , подаваемым на второй вход триггера 34 (на R-вход), триггер переводится в нулевое состояние. Если грубые ошибки измерения отсутствуют, т.е. выполняется условие (1), то иа обоих входах элемента И 1 появляются единичные сигналы, следовательно, единичный сигнал появляется и на выходе элемента И 1. Этот сигнал поg0

5 0

5

0

35 40 45 50 §5 ;

дается на первый вход четвертого ключа 19, а также на первый вход триггера 34 (на S-вход). Триггер переводится в единичное состояние (т.е. опрокидывается в другое состояние), на его первом выходе появляется единичный сигнал, который будучи приложенным к второму входу шестого ключа 33.обеспечивает передачу содержимого блока 32 в первый блок 5 памяти.

Если результат измерения U; подан на вход устройства с грубой ошибкой или в блоках 2, 3 и 4 произошел сбой, который привел к существенному изменению входной информации о параметре J, то выполняется условие (2). В этом случае на выходе элемента И 1 единичный сигнал отсутствует, триггер 34 остается в нулевом состоянии. Так как второй выход триггера 34 (нулевой выход) соединен с вторым входом седьмого кл1дча 35, то последний открывается и обеспечивает прохождение и запись в блок 5 экстраполированного . значения параметра .

Таким образом, в случае грубой ошибки или сбоя для формирования тeкy щего значения U,: текущее значение Uj- исключается и вместо него используется значение предыдущего цикла, поступающее с накапливающего сумматора 8 через первый ключ 9. Значе- иие формируется в блоках 6, 7 и 8 в соответствии с вьфажением (5), при этом в блоке 7 формируются произведения aj - Uj: (или ар U9J в случае грубых ошибок), а в блоке 8 производится суммирование произведений, полученных в течение N периодов).

Значения коэффициентов веса для линейной модели изменения параметра при равноточных и равнодискрет- ных измерениях рассчитываются из соотношения (3):

а :

61 - 2N - 2 N(N+1)

i 1, N (6)

Рассчитанные экстраполированные значения Ug выдаются на входы блоков :11 и 14, где производятся вычисления по вьфажению (3). Значение AU; поступает на блоки 11 и 14 из задатчика 10 доверительных интервалов. Значения Uftj и Uni соответственно через ключи 12 и 15 и блоки 13 и 16 памяти

выдаются на элементы 17 и 18 сравнения. Если очередной результат измерения удовлетворяет условию (1), то единичный сигнал на выходе элемента И 1 обеспечивает прохождение текущего результата измерения Uj через четвертый ключ 19 на блок 21, в котором в цифровой форме рассчитываются величины и знаки отклонений д контролируемых параметров от их номиналов UMJ

(7)

й; и; -u«j .

J

J

Номинальные (эталонные) значения по каждому из параметров поступают с задатчика 20, в котором хранятся L . m номинальных значений параметров. Значения отклонений Д с блока 21 через пятый ключ 22 поступают на элемент 24, который на основе сравнения значений отклонений Д: с пороговыми значениями Дt , 1,2,.,,, позволяет принять решение о текущем техническом состоянии объекта, В |Третьем элементе 24 сравнения реализуется следующая логика принятия решений:

нормальный режим

работы;

режим Контроль ; режим Профилак

UJ Aj - ремонт объекта. Пороговые значения отклонений &, , & 2 5 ° каждому из контролируемых параметров -хранятся в задатчи ке 23 допусков.

Результат оценки состояния объектов по каждому контролируемому параметру в виде уровия напряжения (тока) вьщается и отображается на табло блока 29 индикации.

ЕсЛи очередной результат измерения g мента сравнения, первые выходы первоудовлетворяет условию (2), то на выходе элемента ИЛИ 25 формируется единичный сигнал, который через элемент И 26 в счетчик 27 по данному параметру записывает 1. Если 1 записана дважды в двух смежных периодах измерения, то по данному параметру формируется итоговое сообщение Отказ, которое в виде уровия напряжения (тока) выдается в блок 29 для регистрации. Формула изобретения

Устройство для кЬнтроля радио- элект()онных объектов, содержащее пого и второго элементов сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с управляю5Q щим входом четвертого ключа, выход которого соединен с входом первого слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, вход Btoporo слагаемого которого соединен с выхо55 Д°м задатчика номиналов параметров, а выход через пятый ключ соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика допусков.

о

-

следовательно соединенные коммутатор, нормализатор и аналого-цифровой преобразователь, а также задатчик номи- р налов параметров, блок нндикации, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блоки памяти с первого по третий, задатчик коэффициентов экстраполяции, блок умножения, на10 капливающий сумматор, блоки алгебра- . ического суммирования с первого по третий, первый и второй элементы И, задатчик доверительных интервалов,

элеме нты сравнения с первого по тре15 тий, задатчик допусков, ключи с первого по пятый, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и второго элемен20 тов сравнения и информационным входом четвертого ключа, выход первого блока памяти соединен с входом первого сомножителя блока умножения, вход второго сомножителя которого соеди25 нен с выходом задатчика коэффициентов экстраполяции, выход блока умножения соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого соеди- , нен с информационным входом первого

30 ключа, выход которого соединен с

, входами первого слагаемого первого и второго блоков алгебраического суммирования, входы второго слагаемого блоков алгебраического суммирования

2g соединены с выходом задатчика доверительных интервалов, выход первого блока алгебраического суммирования через последовательно соединенные второй ключ и второй блок памяти со40 единен с вторым входом первого элемента сравнения, выход второго блока алгебраического суммирования через третий ключ и третий блок памяти соединен с вторым входом второго злего и второго элементов сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа, выход которого соединен с входом первого слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, вход Btoporo слагаемого которого соединен с выхоД°м задатчика номиналов параметров, а выход через пятый ключ соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика допусков.

а выход - с первым информационным входом блока индикаг ии, вторые выходы первого и второго элементов сравнения соединены соответственно с пер вым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединеные второй элемент И, счетчик и дешифратор соединен с вторым инфор мационным входом блока индикации, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты, управляющие выходы которого соответственно соединены с управляющими вхо |Дами коммутатора, нормализатора, |аналого-цифровог преобразователя, inepBoro, второго и третьего блоков |памяти, первого, второго, третьего |и пятого ключей, задатчика коэффици- |ентов экстраполяции, задатчика доверительных интервалов, задатчика номи- налов параметров, эадатчика допусков |цеиифратора и блока индикации и вто- |рым входом второго элемента И, о т- |1ичающееся тем, что, с

целью повышения достоверности контроля, устройство содержит четвертый блок памяти, шестой и седьмой ключи, триггер, выход аналого-цифрового

преобразователя соединен с информационным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с ин- формационнь1М входом шестого ключа,

10 дополнительный управляющий вход которого соединен с прямым выходом триггера, инвертирующий выход которого соединен с информационным входом седьмого ключа, выходы шестого и

15 седьмого ключей соединейы с информационным входом первого йпока памяти, выход первого ключа соединен с уп- равлякяцим входом седьмого ключа, выход первого элемента И соединен с

20 входом установки в 1 триггера, дополнительные управляющие выходы делителя частоты соединены с входами управления четвертого блока памяти, шестого ключа и входом сброса триггера.

W/M7/// /// m / m

Ai

Тп

%%% :%%;% %%;%

У///////А

т7/м

ШШ

ш

т

S

м

(ю нение границ имтербапа с результатамиизнеренио ЁлпгаГИвШ Ш Ш Ш

Ьйпмь текущего измерение или. зкстртотцаотоьо тчсни9 бнаквпитегл Считыаониё N измерений и в1з1дача на (/множитель 7

Блок 5

блоки б.

Выдача значения в накопитель j Bbtiava нвминала параметра в блок 21. иешиц)раци.9 счетчика сбоев

бяотЩгЫ

Счилгывание ка9ффици.енто5 беса бнакотипель 7

Выдача отклоненид параметра назлепент сравнена а 24

22 т ,mm

Выдача экстраполированное значения и дабери/лельных uHmepSajTof на cyi amppbt 11, /

o

Ш Ш

Выдача границ интербала на элементы срабнениа П,/в Зались вычислвннык ерамиц предыдущеео цикла

дапась сигнала сбоя в счетчик 27 Выдача пекущего из ерения «1 ключ 32

Щ

.......... „ ,. , iv. 1 ИИ -1 , I-1II 1|1 I II Ml Ill

ыдача и. сравнение трогоб соеличамй. отклонение Уорнщювание решениа

Ш ШШ Ш

т

т

ш ш

ш

ш

т

ш

т

Ш Ш

енты срабнениа П,/в дущеео цикла

Щ