Устройство для контроля состояния и диагностирования сложных технических систем Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

СП

ю |С

4

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зонсчно при определении эксплуатационно-технических характеристик сложных систем, например, для определения количества параметров контроля технического состояния

Цель изобретения - расигирение функциональных розможностей за счет определет1я минимального объема параметров контроля технического состояния и определения отказавшего функционального элемента в структурно-сложной системе.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока сравнения и индикациИо

Устро(1ство содержит пход 1 пуска устройства, вход 2 останова устройства, триггер 3, генератор 4 тактовых иг Шульсов, первый 5 и второй 6 элементы II, первый 7 и второй 8 элементы ИШ, третий элемент И 9, третий элемент HJQI 10, первый 11 и второй 12 регистры сдвига, первую 13 и вторую 14 группы элементов И, наборное поле 15, выпрямительные диоды 16, третью 17 и четвертую 18 группу эле- ментов И, первый элемент 11ПИ-НЕ 19, четверть 20 и 21 элементы И, четвертый элемент ШШ 22, третий регистр 23 сдвига, группу регистров 24, 25 элe eнтoв И, сумматор 26, BTopoi элемент HJBI-HF 27, пятый элемент ИЛИ 28, первый элемент НЕ 29 лестой элемент И 30, элемент НЕ 31, седьмо 32 и HOCI.MOII 33 элемент И, пятую группу элементов И 34, регистр

35контролируем1.х параметров, блок

36сравнения и интика а и, входов 37 подключения датчиков.

Блок 3h содер:-кят выход 38 признака допустимости KOHTpojinpyeNbix пара- метров, выход 39 признака совпадения информации, вход 40 разре ения записи, первую 41, вторую 42 и третью 43 группы входов разрешения сравнения, п групп информационных входов 44 , п узлов состоящих их nepBOi i 45 и второй 46 групп элементов И, элемент ИЛИ 47, первую группу элементов И 48, группу 49 сумматоров по модулю два, элемент ШТИ-НЕ 50, вторую группу элементов И 51 , 1ерпую 52 и вторую 53 группь свет(вдио1 ;ов, третью гругтпу элементов И 54, элемент 1П- 55, элемент И 56, узлы 57.

Устройство работает следующим образом.

Иервоначально на наборном поле 15 формируется матричная модель контролируемой системы, представленной ориентированным графом, в котором вершины изображают Функциональные элементы контролируемой системы, а ребра - связи между ними. На наборном поле 15 включается вь прямительный диод 16 в проводящем направлении, если существует функциональная связь между соответствующими элементами контролируемой cиcтe шu

Для запуска устройства на вход 1 подается импульс, который поступает на вход триггера 3, и переводит его в единичное состояние, а также на входы сброса регистров 24 и 35, устанавливая их в нулевое состояние, а также поступает на входы второго 8 и третьего 10 элементов ШШ, с пы ходов которых единичный сигнал поступает на входы установки п исходное I

состояние первого 11 и второго 12 регистров сдвига. В исходном состоянии на первых выходах регистров 11, 12 и 23 устанавливается единичный сигнал, который с выхода регистра 23 поступает на входы элементов И 13 и 14, на входы разре 11ет1:я регистров 24, а на вход элемента ИЛИ 22, с выхода которого сдп ;чь Ь Й сигнал поступает на вход элe reliтa

И 6о

Сигнал с выхода триггера 3 поступает на вход запуска генератора 4, с выхода которого тактопь е и п ульсы поступают на вход элемента И 5, на первом входе которого пр сутствует единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 28. Единич Л1Й сигнал с первого выхода регистра 1 1 посту1 ает на nxoir, элементов И 14 и 15, с выходов которых поступает на первый вход элемента И 1 3, и на первую строку наборног поля 15, а также на ервые входы первой строки матрицы 25, на вход элемента И 34, , на первьп вход элемента И 17 и на вход 42, блока 36. Единичный сигнал с выхода первого столбца наборного поля 15 поступает на вторые входы первого столГ ц ч матри11ы 25 элементов И и записывается в первый разряд регистра 24, . Единичньп сигнал с первой строки аГ) 15 в соответствии с включением мительных диодов 16 посту)ас:т на 1Ы314

ходы соответствующих столбцов наборного поля 15 и на входы соответст- элементов матрицы 25, записывая единицы в соответствующие разряды регистра -24 . Первый импульс генератора 4 через элемент И 5 поступает на входы элементов И 6 и 9, последний из которых закрыт нулевым сигналом с выхода третьего разряда регистра 23 В регистре 11 происходит сдвиг, еди- ничнь й сигнал устанавливается на втором выходе и поступает на вход элемента И 14, на первые входы второй строки матрицы 25, на первые входы элементов И 17, 18 и 34 „ В регистр 24 записывается информация о достижимости функциональных элементов из второго функционального элемента контролируемой систем,-:. При поступлении очередных тактовых HNmynhcon в группу регистров 24 последовательно записывается информация о достижимости вершин ориентированного графа, представляющая модель контролируемой системы. При пояштении единичного сигнала на выходе (п+1)-го разряда регистра 11 происходит его установка в исходное состояние и сдвиг в регистре 23, Един1-гчныГ1 сигнал с второго выхог.а регистра 23 поступает на вторые входы элементов И 17, а также на вход элемента И 33 и на вход /элемента ИЛ1 22 Нулевой сигнал с выхода первого разряда регист1та 23 запирает элементы И первой и второй групп о Единичный сигнал с выхода первого разряда регистра 11 поступает на входы элементов И 14, 17, 18 и 34, на первые входы первой строки матрицы 25 и на вход 42, Единичный сигнал с выхода элемента И 17 поступает на первую строку наборного поля 15 и далее на первые входы элементов И 13, а также на вторые входы соответствующих элементов И aтpицы 25 и на входы сумматора 26, на выходе которого формируется в двоичном коде число, равное числу включенных в первую строку наборного поля 15 диодов 16, т,е, -количеству функциональных элементов, непосредственно связанных с первым фун1щиональным элементом контролируе мой системы, К1СЛИ таких элементов нет (функциональны; элемент является выходным) или имеется только один, контролируемый параметр данного функци- онального элемента необходимо включить в минимальную совокупность конт5224

ролируемых параметроп, Зто происходит следуюи;им образом: на выходе сумматора 26 в двоичном коде форм1-фуется число, равное числу единичных сигналов, присутствующих на его входах. Если это число не больше единицы, во всех разрядах регистра 23 (кроме мла,) присутствуют нулевые сиго налы, которые поступают на входы элемента И.ПИ-НЕ 27, на выходе которого устанавливается единичный сигнал,

Единичный сигнал с выхода элемента Rrni-HE 27 поступает на вход эле- 5 мента И 33, с выхода которого поступает вторые входы элементов И пятой группы, В регистр 35 записывается единица в тот разряд, которому соответствует элемент И 34, на пер- Q вом входе которого есть единичный сигнал„ При поступлении очередного тактового импульса на вход управления сдвигом регистра 11 на выходе его второго разряда устанавливается 5 единичный сигнал и происходит проверка количества функциональных элементов, непосредственно связанных с вторым функциональным элементом контролируемой системы. Далее устройство Q работает аналогично. При появлении единичного сигнала на выходе последнего разряда регистра 11 происходит установка этого регистра в исходное состояние и сдвиг в регистре 23,

Единичный сигнал с выхода третьего разряда регистра 23 поступает на входы элементов И 9 и 20, Единичный сигнал с выхода первого разряда регистра 12 поступает на вход элемента И 18, на первом входе которого присутствует единичный сигнал с выхода первого разряда регистра 11 С выхода элемента ИЛИ-НЕ 19 нулевой сигнал поступает на вход элемента 20 и далее на вторые входы элементов li 34, запрещая запись в регистр 35, так как сигналы на выходах одноименных

г

разрядов регистров 11 и 12 совпадают. Следующий тактовый импульс с выхода

35

40

45

генератора 4 поступает на вход управления сдвигом регистра 12, и на выходе второго разряда этого регистра устанавливается единичный сигнал, поступакщий на вход элемента И 18 и на вход 41 блока 36, На входах элемента ИЛИ-НЕ 19 устанавливаются нулевые потенциалы, а на выходе - единичный сигнал, поступающий на вход элемента И 20 с выхода которого

51

c;niHH4ni)iii сигнал ппступлет на вход иламситп И 32. )тот сигнал соответствует }1есовгигл.ош1ю сигналов на пы- ХчХ ЪТ.4 регистрон 11 и 12, В блоке 36 (ч:у|цествляется срприепие содерж}п- ого рлзр .чненнъ|х разрядов, т.е. разрядов регистра 35, в которых загсисаиы еди- НИ1Ц.1, и разрялов регистров группы,

Информация с рых(дов группы i)e- гистрог 2-+ поступает на пходы соответствующих элементов И 5 и 46, на группу входоп 43 поступает информация с выходов регистра 35, Первона- 4a.-ifjHO сравниваются разрешенные раз- РЛД1Л регистра 24 с разрешенньми раз- ря, огта:г;,ных ;1егистров этой же группы, ин|11(1; мация в разрелпен- HI.1X ра: ря; ,ах регистров 24 совпадает, на в.ходах группы сумматоров 49 по милу.гпл два л стаиавливаытся нулевые сигнал;-:, которые поступают на пходы г леме1 тл И. ТИ-ПГ-; 50, на вьгходе ко тор ого у с та н а) v l и в а е тс я е д и нич ный сигнал, которы с выхода 39 блока 3( поступает на НЕ 31 и вход i. ieMeaiTa II 32, р.прешая запись в регистр 35 (в тот его разряд, которому соответствует еди-ппньп сигнал на Biiixi .n,e регис ра 11).

При поступ.че НИИ очередного тактового импульса в блоке 36 происходит сравнение разре111ен}1ых разрядов первого и третьего регистров группьи При появлении едишгчиого сиг нала на выходе П1 с,пел: :его р,}зряда регистра 12 еди1П1ЧН и- сигна, : пс1ступает на вхо элемента И 1 Л и устанавливает ре.- г пст) 1 « исходное состояние, Еди- НИМШ.1Й сигнал с вы:;о; а последнего разряда регистра 12 поступает также на вход, элемента 11 П( 7 и на выходе зторого регист . 11 устаиавлпнлется единичн1.1й сигнал, . b uiee ycTpoiicin o работает аналог ич-ю, 1 е-Т1ью сравненрЕЯ разрешенных ,чдон г-рупп л регистро является опрелеление неразличимых состоянии KOHTpo. inpyeMOi i систе п 1 с no toiab} ми1 имаг;ьн(| совокупности контролируем,IX параметров и ее допол iieHne ;io С1ин куггн(4 тп к мгтро:п-груемых параметров, позволяюисей различить любое возможное состояние контролируемой систем)) при выходе за преде. гы допуска не более одного контролируемого napaNieTpa, По ок нч-; нии сравнения на послелнем В11ходе 1егистра 1 1 устанав.ливается еаи;нпч1 ып сит нлл, кото рый поступает ил вход элемента

52246

И. П 8, устанавливая регистр 11 н исходное состс)яние, и на вход элемента И 21, с выхода которог о подается на вход управления сдвигом регистра 23, в котором происходит сдвиг., в результате на четвертом выходе регистра 23 устанав.чивается единичный сиг нал, который поступает на вход элемента

Q 1ПП 22, на вход элемента НЕ 29, на вход элемента И 30 и на вход 40 блока 36, Г диничны сигнал с выхода первого разряда регистра 11 поступает на вход 42, далее на входы И 46 и на

5 вход элемента И 54, Информация с регистра 35 поступает на группу входов 43, Единичнь й сигнал с входа 40 пос- lynaeT на входы элементов И 45 и на входы элементов И 51, а также на

Q вход элемента НЕ 55, Единичны сигнал поступает на входы тех С и тодиодов 52, которые соответствуют совокупности контродируемых параметров модел туе- мой системы. Свечение светодиодов 52

5 групгты соответствует включению контролируемого параметра в совокупность контролируемых параметров. Пулевой сигнал поступает с выхода 38,

При выходе за пределы допуска хоQ тя бы одного из контролируемого параметра на соответствующих входах 37 появляется единичный сигнал, ко- ТО11ЫЙ поступает на входы элементов М 48, Информация о состоянии контролируемой системы поступает на входы сумматоров 49, При отказе первого функционального элемента на входах элементов И 48 присутствует информация, совпадающая с разрешенными разрядами регистра 24, которая поступает на группу информащюнных входов 44,, ,.,, На выходах сумматоров 49 формируются нулевые сигналы, поступающие на входы элемента И.Ш1-НЕ 50, выходе которого формргруется единичный сигнал, поступающий на входы элементов И 54 и на вход элемента НЕ 31, с выхода которого 1у. тевой

сигнал поступает на вход элемента IL-IH 28 и далее на вход элемента 5 И, отключая генератор тактовых и myль- сово На выходе элемента И 54 формируется единичный сигнал, поступающий на вход светодиода 53, Свечение этого светодиода соответствует тому, что сигнал первого функцио}{ального элемента выходит за пределы допуска. Для отключения устр(1Йства на вход 2 подается импульс, KOTOpi.ni поступает

35

40

45

50

на вход установки ние триггера 3.

в нулевое состоя-

Формула изобретения

1, Устройство для контроля состояния и диагностирования сложных технических систем, содержащее генератор тактовых импульсов, первый и вто рой элементы И, перную и чторую группы элементов И, матрицу пч элементов И, где п - число элементов в системе, группу регистров, первьп элемент. НЕ, выпрямительные элементы, наборное поле, строки которого через вьтрямительныс элeмeнт л соединены со столбцами в соответствии с топологией графа, являихцегося матслыо контролируемо cucTONn,, причем строки наборного поля соединеь ы с выходами одноименных элементов II первой группы, выходы элементов И кажцои строки матрицы элементов И соединены с одноименными входами соотвегстиую- щего регистра rpynriiii, перпьв вход первого элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, первый вход второг о элемента И подключен к выходу первого элемента И,

целью расширения функиион.альшз1х возможностей за счёт определения минимального объема параметров контроля технического состояния и определения отказавшего функционального элемента в структурно-сложной системе, в него дополнительно введены триггер, с третьего по восьмой элементы И, пяты элементов IlJttl, первый, второй и третий регистры сдвига, третья, четвертая и пятая группы элементов И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, второй элемент НЕ, блок сравнения и индикации, выход первого элемента И соединен с первым входом третьего- элемента И, выход которого соединен с входом управления сдвигом второго регистра сдвига, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом третьего разряда третьего регистра сдвига, второй вход второго элемента И соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом управления сдвигом первого регистра сдвига, выход ()-го разряда которого соединен с первым входом пятого элемент

0

5

0

5

0

5

0

5

И, а также с первым nxo,CN; второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ь сходное С 1стоя- ние первого регистра сдвига, (п+1)-го разряда второго регистра сдвига соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первь входом третьего элемента HJDI, выход которого соединен с входом установки в исходное состояние второго регистра сдвига, выход k-ro разряда которого соединен с первым входом k-ro элемента И четвертой группы и с k-м входам первой группы входов разрешения сравнения блока сравнения индикации, выход р-го разряда первого регистра сдвига соединен с первьсми входами р-х элементов И второй, третьей и пятой , с вторыми входами р-х элементов И четвертой группы, а также

с р-М входом ВТОрСЙ группы НХОДОБ

разрешения сравнения блока сравнения и индикации и с первыю входами р-й строки матрицы эчементов И, вь ходы элементов И второй группы соединены с входами соответствующих столбцов наборного поля, выходы которых соединены с первьии входами соотвегствую- ших элементов И первой группы и с вторь№П вxoдa я одноименных столбпсв матрицы элементов И, а так; ;е с входами сумматора, все выходы которого, кроме выхода младшего разряда, соединены с входами второго -г темеита И. НЕ, выход которого соедине ; с пepвы : входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами элементов И пятой группыj выходы которых соединены с входами соответствующих разрядов регистра контролируемых параметров, выходы которого соединены с соответствуюп ими входагп третьей группы входов разрешения сравнения блока сравне)1ия и индикации, выход признака допустимости контролируемых параметров которого соединен с первьгм входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента lUEI, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход признака совпадения информации блока сравнения и индикации соединен с входом второго элемента {IE и с первьпч входом седьмого элемента М, выход которого соединен с вторыми входами элементов И пятой группы, выход второго элемента НЕ соединен с вторым

914

входом шестого э.гтс мента И, третий вход которого соединен с выходом чет- } ертого рл;фяда третьего регистра сдпига, которьп соединен также с парным входом четвертого элемента ИЛИ, входом разрешения я аписи блока сравнения и индикации и с входом первого здемпнта НЕ, выход которого соединен с вторь;ми uxfviaf-iH г;ятого элемента ИЛИ и пятог() элемента И, выход пос ледчего соединен с входом управления сдтилгом третьего регистра сдвига, пылод nepnoi o разряда которого соединен с В1орым входом четвертого эле- f Mira ПЛИ, с вторыми .входами элементов И пе тчо11 п PTOpoi i груип и с вхо- разрешения записи r liyiHHji регист- рли, ВЫХОД1.1 KOTOpi-:x соедине ы с ин- iiioprian.noиными входами одноименных 1-румг1 пдока сравнения и индика.1ИИ, и дчод втопого ра.зряда т)1етьего ре- гис Т ра сое;1.инон с третьим н;-:одом четвертого э.гшмента ИЛИ и с ri ;v-) вх(.1дом восьмого эЛ Змента И, а тлк/ке с rгopы r входам элеме 1тов К rj eTbf ii группы, В1,1ход ттютьего р 315яда Третьего регистра сдвига сое- ,дии(;п с ггервым iixcv ioM (1ГО эле- MCirr;.) i, И1-1ХО.П i -ciTOjOnro соединен с iri ojibiM входом седь. -iLU o :)лемента И, i .;o,.i:bi DjjoMefiTOB l четвертой группы сое,,;ине}1ы с )хо;1. первого элеме(1та i,, выход которого соединен с 1.ход11м четвертого элемента И, 11/.п;. пуск. устро11ства соединен с ;--. :. ycraiioiiKH п состояние триггера, с ш орыми входами вто- рог.т и третьего -элементов И.,. с входами сОг Оса TjieTbcro регистра с-двига, periTcrpa контрол(руемых параметров и )i 1-(егис.троп,, рхо;.г останова ycTjioiiciBa г.оодиппн с вхо.:;ом установ- v-, :i ну.г11. сос1мяни.е трит ге11а, еди- : : iiihc i выло., котог ого соединен с входом ynptiH.ne:-1ия запуском генератора т,,-- TOBi-ix имп -дьсов, а вхо;1Ы подклю- чгет1ия датчиков блока сравнения и ин- лихапии яп.пяются о;тноименп1-;1 чи входами ус гро)1 ства,

2, Устро11ство по п,1 , о т л и ч а- ю U-, с сея тем, что блок сра.внения п И11;|,икации содержит три г-руппы эле5224 10

ментов И, группу сумматоров по модулю два, элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, элемент И, первую и вторую группы светодиодов, п узлов по две группы элементов И, вход разрешения записи блока соединен с первьгм входамтт элементов И с первой по третью групп и с входом элемента НЕ, выQ ход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первой группы входов разрешения сравнения блока, а выход соединен с первыми входами

5 1тэуппы элементов И первой группы первого узла, с второго по п-й входы первой группы входов разрешения сравнения блока соединены с первыми входами элементов И первой группы соот0 ветствующих узлов, входы разрешения сравнения второй группы блока соединены с вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы блока и с первыми входами элементов И вто5 рой группы соответствующих узлов, входы разрешения сравнения третьей Группы блока соединены с вторым 1 входами соответствующих элементов И первой и второй групп кажюго узла

0 и с вторыми входами элементов И пер- -вой и второй групп блока, третьи входы одноименных элементов И первой и второй групп узла объединены и соединены с соответствующ1 ми входами групп информационных входов блока, одноименные выходы элементов И nepBoii и второй групп каждого узла объединены и соединены соответственно с первыми и вторыми входами одно1 гменных сумма.„ торов по модулю два группы, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом признака совпадения информации блока и с третьими входами элементов И третьей группы блока, входы псяключения датчиков Олока соединены с входами элемента ИЛИ и с третьими входами соответствующих элементов И первой группы блока, выходы которых соединены с nepBbiNm входами соответ- ствукщих сумматоров по модулю два группы, выход элемента ИЛИ соединен с выходом признака допустимости контролируемых параметров блока.

5

5

0

157, 37п /ft---T

Фи,г.1

37,

31,

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании характеристик сложных технических систем, в частности для определения-количества параметров контроля состояния, а также при построении автоматизированных систем диагностирования. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения минимального объема параметров контроля технического состояния и определения отказавшего функционального элемента в структурно сложной системе. Устройство содержит триггер, генератор тактовых импульсов, восемь элементов И, пять элементов ИЛИ, три регистра сдвига, пять групп элементов И, два элемента ИЛИ- НЕ, два элемента НЕ и блок сравнения и индикации. Блок сравнения и индикации содержит элемент И, элемент ИШ, элемент НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, группу сумматоров по модулю два, три группы элементов И, две группы светодиодов и группу узлов, состоящих из двух групп элементов И каждый. 1 з.п, ф-лы, 2 ил. 01

43, 4-5,

Фиг. 2