Устройство для диагностики Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

00

t

Изобретение относится к технической диагностике динамических объектов и может использоваться как источник диагностической информации. Цель изобретения.- повьппение надежности устройства. Устройство содержит источники 2| эталонного сигнала, сумматоры 3-;, ограничители 4, уровня, блоки 5 управления, нелинейные элементы 6, квадраторы 7j, интеграторы 8, компараторы 9;, анализаторы 2 . Пйвышение надежности диагностирования достигается за счет расширения различимого диапазона отклонения параметров объекта диагностики 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

о

ГчЭ

. Изобретение относится к автомати- tee и вычислительной технике и может быть использовано для диагностирова- Йия аналоговых устройств.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

На фиг. приведена схема устрой- Ьтва; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - схема ограничителя грозней; на фиг.4 - таблица, поясняю- цая работу блока управления; :- на фиг. 5 - диаграмма эталонов по i-му параметру; на фиг.6 - схемы источников эталонных сигналов; на фиг.7 - :хема анализатора.

На фиг.1 обозначены выход 1 объекта диагностирования, источники 21 эталонного сигнала, сумматоры 3j, эграничители 4. уровня, блоки 5,- отправления, нелинейные элементы 6 j, квадраторы 7., интеграторы 8,компа- раторы 9 , входы 10 пороговых напря-, Яений, вход 11 управления и анализа- горы 1 2 J.

Блок 5 управления (фиг.2) содержит элементы ИЛИ 13, И 14 и 15 и триггеры 16 и 17. Ограничители 4. уровня содержат первый 18 и второй J19 элементы сравнения, с первого по третий аналоговые ключи 20-22, эле- |иент ИЛИ-НЕ 23, согласующие элементы ;24-27 с первого по четвертый и операционный усилитель 28.

На фиг.6 показаны примеры реализации источников эталонных сигналов :для объекта с передаточной функцией

Р (,pj

для параметров о;,и с(, которые содержат аналоговые ключи 29 - 31, масштабные элементы 32 - 38, операционный усилитель 39, запоминающие элеме ты 40 и 41, операционный усилитель 42, масштабные элементы 43-49, операционный усилитель 50, аналоговые ключи 51 - 53, запоминающие элементы 54 57, масштабные элементы 58 и 59, операционный усилитель 60.

Анализатор 12 . содержит элемент НЕ 61 и с первого по третий элементы И 62 - 64.

Устройство работает следующим об- разом.

Классификация реакции диагностирумого объекта (t) по классам работоспособности, задаваемым: эталонами

(t), i l,n, производится по величине меры близости

г

S,- C/,x(t)-Z5(t)-dt,

о

где qj, - оператор нелинейного преобразования в i-M канале диагностирования;

Т - время анализа (накопления). Методика расчетов коэффициентов, однозначно задающих оператор для случая

где R .(t) je(t)-Z;(t), приведена в литературе.

Если отклонения параметров )- находятся в зоне различимости, то в соответствии с таблицей (фиг.5) на выходах источников эталонных сигналов 2,- будут сигналы Z ;(t).

На выходах сумматоров 3 ; разности R;(t) находятся в допусковой области по уровням срабатьшания ограничителей 4 j, т.е.

R; С R.(t) R,-6,

в результате чего ограничители 4- работают как обычные пропорциональные звенья с единичными коэффициентами передачи. При этом логические сигналы L.g , L,- будут логическими О, а р . - логическими 1, откры- вающи1-1И элементы И 63 в анализаторах 12,..

С выходов ограничителей 4- сигналы R , поступают на входы нелинейных элементов 6j, после чего преобразован ные разности,

t A.R, + A,.R

возводятся в квадрат элемента- , ми 7i и интегрируются в интеграторах 8

1,2 S. S R (t)dt.

о

i

Накопленные на интервале Т, задаваемом входом I 1, значения мер близости Sj поступают на входы компараторов 9., где сравниваются с пороговыми значениями S (напряжения от входов ).

Результат сравнения - логические сигналы

.3

Г логический

I логическая

О,

t1 1 ir

ц

если S; ; S,

Oi

если Sj7, S,

проходят через открытые элементы j И 63 анализаторов 12 выходные сигналы которых соответствуют

логический О, если допусч

тимое А.

логическая 1а Г

и 1.

1

если /1 недопустимое, - логические О.

20

25

При выходе отклонений параметров j из зоны различимости происходит превышение уровней ограничения в ограничителях 4, в результате на блоки 5ц управления поступают ненулевые сигналы L ; g и L; . В соответствии с ними на выходах блоков 5 управления формируются управляющие логические сигналы триггеров 16 и 17 (О-„и Qj)-. При этом происходит переключение в источниках эталонных сигналов 2. (фиг.4).

На фиг.6 показана реализация .источников 2 для объекта, с передаточной функцией

j 30

w(p) - -(1П-рГ()

где р - операторный аргумент;

1 V

И с/з - диагностируемые параметры. 35

В связи с тем, что в зоне различимости ключи 29,30,31,51,52 и 53 находятся в нормальных состояниях (т.е. нормально замкнутые или нормально разомкнутые), параметры будут 40 зависеть от следующих физических элементов реализации источников 2:

Г2

rjc,

I

г с, где г, - сопротивление элемента 33 (45);

сопротивление элемента 36 (48);

емкость элемента 40 (55); с - емкость элемента 41 (57); г, - сопротивление элемента 43

(58).

Ограничимся рассмотрением только параметров с/, и о/2 так как для ofj все аналогично, как о1 .

При отклонении о, из зоны различимости в сторону увеличения (уменьше1432462. 4

ния7 схемой управления формирутотся сигналы

j 0

j

логическая 1 (О);

Q логический О (1),

в результате чего происходит замыкание ключа 31 (размыкание ключа 30 и замыкание ключа 29), что соответствует изменению эталона и формированию

VT о(, так как при г j const г , уменьшается за счет параллелЬно- го включения к элементу 33 элемента 34 (увеличивается за счет подключения элемента 32 большего сопротивления). Таким образом,

для Z

для

;,

имеют о, rj/r,;

(.).

,- .-- I

имеют

для

Z , l

имеют

ri

где г.

и г

- сопротивления эле- , ментов 34 и 32 соответственно.

Аналогично рассмотрим случай для учитьгоая что значения о(, прямо пропорциональны, емкости с в отли-. чие от а,, где обратно пропорциональг

Т

const (сопротивлеЧвQC.H

лоьическая 1 (О); логический О (1)

соответственно при выходе с( из зоны различимости в сторону увеличения (уменьшения).

Это соответствует замыканию ключа 53 (размыканию ключа 52 и замыканию ключа 51)

р) с, Л

где с и с -, - емкости элементов 56 и 54 соответственно.

При включении эталона Zt (или Zr ) высокий логический уровень (или Q ,-ц ) открьшает элемент И 62 (или 64) в анализаторе 12,-, и если происходит уход из зоны различимое5 14324626

ти из-за собственного отклонения выходу объекта диагностирования, вы- i-ro параметра,то имеют - высо-ход источника эталонного сигнала под- кий логический уровень. В результа-ключен к входу второго слагаемого те наличие входньпс логических еди-сумматора, выход нелинейного элемен- ниц О- (или QJH) открьгоает прохожде-. та через квадратор соединен с инфор- ние через элемент И 62 (или 64 ) примационным входом интегратора, управ- логическом О на выходе элементаляющий вход которого является входом И 63.управления устройства, а выход подЕсли же имеют ложный отказ пою ключен к первому входу компаратора,

i-му параметру, то N ; - высокий ло-второй вход которого является соответ

гический уровень, а Р г - низкий, чтоствующим входом пороговых напряжений

соответствует логическому О наустройства, отличающееся

всех выходах анализатора 12,-.тем, что, с целью повышения надежносТаким образом, при it и 1 , рав-15 ти-устройства, в каждый канал введены

ных логическим О, логическая 1 ограничитель уровня, блок управления (

на выходе 1 соответствует отказуи анализатор, выходы которого являi-ro параметра при эталоне Zj, а ло-ются соответств енно выходами устройгический О на вьгходе 1 , и логичес-ства вьппе нормы, норма, ниже нормы по

кая 1 на одном из выходов 1 или20 зждому каналу, выход сумматора под1 ; соответствуют отказу i-ro парамет-ключен к сигнальному входу ограничитера при большом отклонении его от но-ля уровня, вькод данных которого соеминала, которое может трактироваться; динен с входом нелинейного элемента,

как авария в зависимости от конкрет-первый и второй выходы управления соеных последствий такого ухода парамет-25 динены с соответствующими входами

ра.блока управления, а третий выход yn-.j

В результате указанных особенное-равления ограничителя уровня подклютей в устройстве расширяется диапа-)Чен к первому входу управления анализон отклонений параметров диагности-затора, первый выход блока управлеруемого объекта, в котором возможнозо f подключен к первому входу управледостоверное различие параметров вы-ния источника эталонных сигналов и /

шедших за поле допуска и блокирова-второму входу управления анализатора,

ние каналов с ложными отказами, обус-второй выход блока управления подсое-.

ловленными перекрыстным взаимовлия-динен к второму входу управления иснием. При этом изменение эталонов : точника эталонного сигнала и третьеоЬ

позволяет не только зафиксировать му входу управления анализатора, вы- большое отклонение napaiMeTpa от номи- ход компаратора подключен к информа- нала, но и определить знак этого от- ционному входу анализатора, первый и клонения, т.е. получить сопутствующий второй пороговые входы ограничителя положительный эффект - повышение ин- Q уровней являются соответствующими формативности диагностики в области пороговыми входами устройства. больших отклонений . Этот результат 2. Устройство по n.l, о т л и - важен еще и.потому, что максимальные чающееся тем, что анализатор отклонения от номинала в зависимости содержит элемент НЕ и с первого по от их направления на практике могут .g третий элементы И, выходы которых яв- означать либо отказ с простой поте- ляются соответствующими выходами ана- рей работоспособности, либо аварийную лизатора, первые входы второго, пер- ситуацию с тяжелыми последствиями. вого и третьего элементов И являются с первого по третий входами управ- Формула изобретения gn ления анализатора соответственно,

второй вход второго элемента И и вход

триггеры, прямые выходы которых являются соответствующими выходами блока, а инверсные выходы соответственно подключены к первым входам первого и второго элементов И, первые входы ко- орьгх, соединенные с соответствующими входами элемента ИЛИ, являются пер- вым и вторым входами блока соответственно выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первыми установочными входами nep-i вого и второго триггеров, вторые установочные входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ.

сравнения и сигнальный вход первого

аналогового ключа являются первым по- зо ходом управления ограничителя.

Ik

LL&

оLiHО

f3

Pi

роговым входом ограничителя, сигнальный вход второго аналогового ключа и пороговый вход второго элемента сравнения являются вторым пороговым входом ограничителя, выход первого элемента сравнения является первым выходом управления ограничителя и подключен к управл5ппщему входу первого аналогового ключа и первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход второго элемента сравнения соединен с управляющим входом второго аналогового ключа, вторым входом элемента ШГО-НЕ| и является вторым выходом управления ограничителя, выходы первого и второго аналоговых ключей через первьй с согласующий элемент и выход третьего аналогового ключа через второй согласующий элемент подключены к инверсному входу операционного усилителя, который соединен через третий i согласующий элемент с выходом операционного усилителя, прямой вход ко- 5 торого чере з четвертый согласующий элемент подключен к шине нулевого потенциала, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен cj входом управления аналогового ключа и является третьим вы5

0

Q.i&

-

QiH

0us.Z

StpXHM (раница otpaHu tettuf по jtuHetJHoc rw i-ea -канала

t-Mi/ nctfraftempfff

,,

i .L-.-..Z.

7шШ/27//21Ш1 I

MfH

5kA

«w .

норнамного

у 1/икционирования no Звне

t-Mi/ nctfraftempfffajjuwfncmu

Влпюа

Ш/27//21Ш1 I

MfHtiat

Нижняя граница ot/tanu- чеиия пе линейности I -eo канала

Фиг. У

41

. .iHf

le

л

чн

53

Л1

б

и

Ф1/3.7