Способ диагностирования неисправностей динамических объектов Советский патент 1989 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах контроля и поиска дефектов динамических объектов, например в линейных системах автоматического управления.

Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования.

На чертеже представлена структурная схема объекта диагностирования.

Сущность способа состоит в реализации следующих действий при поиске дефектов в динамическом объекте.

Принимают шпотезу об изменении технического состояния только одного из m динамических элементов объекта диагностирования.

Определяют вектор-функции отклонений амплитудной частотной характе-.

ристики (АЧХ) от номинальных значений для К контрольных точек объекта в диапазоне контролируемых частот (QH, WB):

uA(tj)uA, (и),лА(ы), - ,&АК(СО) ,

гдей.А;(и) - отклонение АЧХ в i-й контрольной точке на частоте СО.

Определяют частотную модель дина- мического объекта в виде функциональной матрицы размерностью Кхт на интервале частот (WH, WB )

U(U) U;e(o),

где U-e(u)

3A(o)/9Ag (со) - чувствительность амплитудной частотной характеристики для j-й конт-

рольной точки к изменению АЧХ 1-го элемента на частоте со ,

Значения Л (со) определяются из

совокупности алгебраических уравнени

Определяют номер того динамическо-С„ (Q)(o) Р, (о)

го элемента, изменение АЧХ которого в наибольшей степени сокращает рассогласование модельных и реально наблюдаемых отклонений АЧХ объекта.

В качестве меры такого рассогласо- ю вания применительно к 1-му элементу значение функционала

Д

С 22 (со). & А (С0) Pj(co)

Д

С(со) (CJ) P,(Q) ч. 2

где Cgg (U) 21 Ujg ().

(2)

Oft

,2

P, ( ,|lU: (W) AA:(Q).

iJ

uA,(u)-Uje(o)(o) do,

(Оц (1) f5Из системы (2) следует

где uAf (W) Af (Q)) - OTIOIO-uA- /(co) P «o)/Cgg ((O). 1 1 ,m.

нение АЧХ ДЭ отВ результате подставки в (1) пономинального значегшяследнего выражения с учетом обознана частоте СО. 20чений Р(а) и Cgg (cJ)

Значения Л (со) определяются из

совокупности алгебраических уравнений

Д

С 22 (со). & А (С0) Pj(co)

(2)

Д

С(со) (CJ) P,(Q) ч. 2

где Cgg (U) 21 Ujg ().

P, ( ,|lU: (W) AA:(Q).

iJ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в системах контроля и поиска дефектов динамических объектов. Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования. Сущность способа состоит в отыскании того динамического элемента, изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) которого в наибольшей степени сокращает рассогласование модельных и реально наблюдаемьгх отклонений АЧХ динамического объекта, состоящего из m динамических элементов. В качестве меры рассогласования принимается интегральная мера, учитывающая варьирование тестовых частот в диапазоне аЗ„ - «d и месторасположение К контрольных точек. 1 ил. табл. Q (/)

tOp

-.« ,.

f f°

К2

ZlUpe(o) UAJO)

P

QU

Qe

WB

iK 2;uA.(w)U;e (u)dQ

(&3)dCO

Г

r K-f

21 Uje () u Aj (o)J

t-uU)

Для каждого из m элементов определяют значения функционала (3), В качестве неисправного принимают тот из них, которому соответствует наи- меньшее значение функционала. Одновременное изменение несколыодх параметров динамического элемента вследствие появления конструктивного де-. фекта не приводит к увеличению соот- ветствующего функционала (3), так как в нем используются функции чувствительности к изменению частотных характеристик отдельных элементов в отличие от прототипа, где указанная ситуация может лриводить к ошибкам диагностирования, так как в нем ис пользуются функции чувствительности к изменению отдельных параметров.

JO)

P

do

K чсZ:Upe(w)AAp(o)

fu (w)

p,

dG3 +

(3)

dcO,

Дпя объекта диагностирования (см. чертеж) передаточные функций звеньев равны соответственно

Wf(P)

и W.(P) К,

К

xJp+ При диагностирова1ши используются две контрольные точки КТ1 и КГ2. Дпя удобства вычисления функций чувствительности используется их логарифмический вид. В этом случае справедливо выражение

81п Мса) „ fain W(ip) 1

(u) e §in w(f(I)j5

поскольку ((a) 9A(co) A; (о) 9 In A(c5) ЗАТТо) IIoJ

то всегда можно перейти к функциям чувствительности вида 9A(u)/9A;(co).

Выражения для передаточных функций, АЧХ и функций чувствительности двух контрольных точек сведены в табл. 1,

Замена операции интегрирования суммированием в выражении (3) дает меру Qg следующего вида

Qg ЛА(СО)-

f iirU;s(G);) uAj(co)

L ajH :r .

iu fo)

(4)

j

je

Пусть номинальные значения параметров передаточных функций равны

К,

К

1 Т 1 I, .1 I

а дефектом

считается отклонение коэффициента К, от номинала на 20%. Таким образом К}

0,8.

Результаты расчетов частотных хаг рактеристик, функций чувствительности для пяти значений частоты.приведены в табл. 2. где Aj (о) и (М) -.значения АЧХ для двух контрольных точек при К 0,8.. Расчет по формуле (4) ;дает значения функционалов: Q, 0; Q 0,166.-Дефект в звене 1.

Предлагаемый способ в о-шичие от прототипа позволяет вычислять при иагностировании два функционала вместо трех при использовании функций чувствительности по параметрам, Он остается работоспособным, если в результате дефекта изменяются одновременно К, и Т, что повьшает достоверность диагностирования по срав- Нению с прототипом.

Формула изобретения

Способ диагностирования неисправностей динамических объектов, состоящий в том, что подают тестовый

,

10

15

20

4622546

гармонический сигнал на динамический объект и на его частотную модель, заданную в виде совокупности функций чувствительности выходной частотной характеристики объекта к отклонениям от номиналов параметров отдельных его компонент, определяют рассогласования модельных и реальных параметров компонент и выходной частотной характеристики, затем проводят цикл тестирования, для чего изменяют тестовый сигнал в заданном диапазоне, определяя рассогласования для каждого тестового сигнала, по завершению цикла тестирования определяют как неисправный тот компонент динамического объекта, изменения которого максимально влияли в цикле тестирования на рассогласования между модельной и реальной выходными частотными характеристиками динамического объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности диаг- 25 ностирования, фиксируют диапазон изменения частот (и) тестового сигнала сОц -С0в1, число К контрольных точек динамического объекта, количество m динамических элементов,.входящих в состав диагностируемого объекта, задают его частотную модель в виде матрицы // Uj (со)// чувствительности выходной амплитудной частотной характеристики объектами(о) к изменениям амплитудных частотных характеристик 1-х динамических элементов для j-x контрольных точек на частоте О Uje(co) ЭА: (W)/8AY () затем в цикле тестирования определяют интегральную iiepy рассогласования модельных и реально наблюдаемых отклонений амплитудных частотных характеристик 1-го динамического элемента

30

35

40

Qr

е 1 uA(co)-Uje to)(co)dci,

J j

Glu

50

динамический элемент, минимизирующий меру Qg, принимают в качестве неисправного.

т а б л и ц а 1

Таблица2