Устройство для контроля исправности объекта Советский патент 1989 года по МПК G05B23/02 

4

QO

сд

00

3149581

дискриминаторы 2 и 3 уровней, генератор 4 импульсов, элементы И-ИЛИ 5, 6, счетчик 7, дешифратор 8, триггер 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, индикатор 11 работы устройства, индикатор 12 годности обьекта. Принцип работы устройства заключается в измерении разност- ,ного времени ситуаций, когда сигнал с выхода обьекта и его производная Q имеют разные и одинаковые знаки. Если за период контроля время, в течение которого знаки сигнала и его производной разные, больше, чем время, когда они одинаковые, то o6s.eKT считается асимптотически устойчивым (исправньпч), в противном случае - неустойчивым (неисправным). Время подсчитывается счетчиком 7, управляемым дискриминаторами 2 и 3. уровней. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах контроля при проведении проверок систем управления подвижных объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля устойчивости объекта. Устройство содержит дифференциатор 1, дискриминаторы 2 и 3 уровней, генератор 4 импульсов, элементы И-ИЛИ 5,6, счетчик 7, дешифратор 8, триггер 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, индикатор 11 работы устройства, индикатор 12 годности объекта. Принцип работы устройства заключается в измерении разностного времени ситуаций, когда сигнал с выхода объекта и его производная имеют разные и одинаковые знаки. Если за период контроля время, в течение которого знаки сигнала и его производной разные, больше, чем время, когда они одинаковые, то объект считается ассимптотически устойчивым /исправным/, в противном случае - неустойчивым /неисправным/. Время подсчитывается счетчиком 7, управляемым дискриминаторами 2 и 3. уровней. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах контроля при проведении проверок систем управления подвижных объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля устойчивости обьекта.

Принцип работы устройства заключается в измерении разностного времени ситуаций, когда сигнал с выхода объекта и его производная имеют .разные и одинаковые знаки. Если - время, в течение которого знаки сигнала и его производной разные, больше, чем время, когда они одинаковые, сигнал считается асимтоти- чески устойчивым, в противном чае - неустойчивым.

В формализованном виде данное утверждение записывается в виде выражения

т

g -- J sign (x.x), (1)

, °

где X и X - сигнал собственного движения контролируемого объекта, который может быть выделен из выходного сигнала и его производная;

Т - время контроля; sign(x«x) - знак произведения величин X и X.

Доказательство истинности (1) заключается в следующем. Произвольный сигнал X в полярной системе координат записывается в виде выражения

X A(t) sin ((t) + (jJ (2)

Где ACt) - амплитуда сигнала; - начальная фаза;

(,;(t) - неубывающий временной

угол, обеспечивающий выполнение соотношения

4(t)0.

Производная сигнала х имеет вид

X JA(t)+ A(t)-l(tf. sin((t) IT П , -t,j

A(t) где Cj), arctg

A(t)V(t)

30 При A)t) 10, что означает уменьшение модуля X, временной сдвиг д между векторами х и х будет

-I- Л V о

35

Для неустойчивого (расходящегося) процесса, т.е. при A(t) О, временной сдвиг будет

40 -f л( i.

т.

За анализируемый интервал времени. (V(t) IT -Vo5

45

V,-V. -ТГ/2 ,

X

Общее время, в течение которого и X О, находится в диапазоне

+ (t) i -|- + С.

Отсюда следует, что для устойчивого объекта величина (((t) за полупериод J составит менее (1/2. Общее время, в течение которого

X О и i О, составит

9-(t) - -V.

Величина интервала в выражении (1) с учетом полученных соотношений составит г Л-- /V -,

i2:.

8ОГ-27

2ф,

Это означает, что зна:чение функции g однозначно характеризует временной угол между X и X и, следовательно, устойчивость объекта.

р, П - устойчивое движение;

р, П - неустойчивое движение.

Кроме того, значение абсолютной величины ( g; | характеризует качество процесса

( апериодический процесс;

(Я(ьО - близость к колебательной границе устойчивости.

На фиг.1 и 2 представлены векторные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - схема устройства для контроля исправности объекта.

Устройство для контроля исправности объекта содержит дифференциатор 1, первый 2 и второй 3 дискриминаторы уровня, генератор 4 импульсов первый 5 и второй 6 элементы И-ИЛИ, счетчик 7, дешифратор 8, триггер 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, индикатор II работы устройства и индикатор 12 годноти объекта.

Счетчик 7 должен иметь п двоичных разрядов, причем максимальное за писываемое в него число N, определяемое соотношением , определяемое соотношением , должно удов- летворять условию

,,,-f,

где максимальное время контроля.

Выполнение данного условия обеспечивает несовпадение прямого и обратного кодов чисел при работе устройства в любых ситуациях.

Дешифратор 8 можно реализовать как комбинационный автомат на п входов и один выход или записать программу сравнения выходного кода счетчика 7 в в запоминающее устройства (постоянное или оперативное), причем память должна иметь размерность . Например , если значение допустимого кода N. лежит в пределах

N.

.

0

5

0

5

0

5

0

в ячейках памяти с адресами необходимо записать единичную информацию, а в остальных ячейках - ну- левую.

Устройство для контроля исправ- ности объектов работает следующим образом.

С внешнего устройства управления сигнал и, имеющий форму положительной ступеньки напряжения (единичный логический сигнал) длительностью Т, равной заданному времени контроля объекта, подается на управляющий вход устройства и, следовательно, на вход установки в нуль счетчика 7, синхровход триггера 9, один из входов элемента ИПИ-НЕ 10 и индикатор 11 работы устройства. В результате поступления сигнала U счетчику 7 будет разрешен счет с нуля, так Как счетчик 7 будет установлен в нуль нулевым значением сигнала U, поступившем на его инверсный вход R до начала момента контроля, а единичное значение U является разрешением на счет в прямом и инверсном направлениях для счетчика 7. Индикатор 11 в течение времени Т будет включен положительным значением сигнала II, а индикатор I2 в течение данного времени будет включен вследствие того,, что на него будет подан нулевой сигнал с выхода элемента ИПИ-НЕ, на один вход которого поступает единичное значение сигнала U, Триггер 9 в момент прихода на его синхровход положительного фронта сигнала U своего состояния не изменит.

Сигнал к с датчика состояния контролируемого объекта поступ ает на информационный вход устройства и, следовательно, на входы дифференциатора I и дискриминатора 2 уровня. Сигнал X с выхода дифференциатора 1 поступает на вход второго дискриминатора 3 уровня.

Первый дискриминатор 2 формирует на своем первом выходе сигнал х О при значении сигнала х о, и сигнал х 1 в противном случае. На втором выходе дискриминатора 2 формируется сигнал Xj.

О

Xj О I

при X при X -S.

На первом и втором выходах второго дискриминатора 3 сигналы х х формируются в соответствии с соотношениями

О при X + R

i

й

I при X о при X I

Z

а

i

I

1

при X г:

rt -f Jfl о

Значение допуска-дУ можно установить произвольным для каждого выхода первого 2 и второго 3 формирователей.

Элементы И-ИЛИ 5 и 6s входы которых соединены с выходами дискриминаторов 2 и З и с выходом генератора 4 служат логическими управляемыми ключами для организации подачи импульс- ной последовательности G с выхода генератора 4 на входы сложения и вычитания счетчика 7 в зависимости от значений сигналов к их. Схема подключения входов элемента И-ИЛИ 5 к выходам соответствующих элементов обеспечивает формирование на его выходе сигнала

у х X,, V х,. х V G.G

X, V к,, х,+ G.

Из данного выражения следует, что у 1 , когда сигналы х, их, Ш):и Хд их,, одновременно принимают единичное значениеS что соответствует ситх ации, когда сигналы х их. имеют одинаковые знаки. В противном случае, когда сигналы х их имеют разные знаки, сигнал у G, что ответствует появлению на его выходе тактовой последовательности у. G с выхода генератора 4, которая поступает на вход сложения счетчика 7. Аналогично можно доказать,, что сигнал у с выхода генератора 4 через второй элемент И-ИЛИ 6 будет поступать на вход вычитания счетчика 7 в течение времени, когда сигналы х их имеют одинаковые знаки.

Таким образом, счетчик 7 будет вести сложение, когда сигналы х и х, имеют разные знаки, и вести вычитание , когда данные сигналы имеют оди- наковые знаки. Следовательно, в течение времени контроля счетчик бу-i дет считать от нуля в соттвет ствую- щие моменты времени то в прямом, то

0

t5

0 25

30

js 40 45 д

в обратном направлениях в зависимости от значения сигналов х и х, причем текущий код N на его выходах будет i соответствовать функционалу, который однозначно характеризует устойчивость исследуемого объекта.

Отрипательному значению g будет соответствовать прямой код числа N, а положительному - обратный, причем разрядность счетчика 7 обеспечивает непересекаемость(отсутствие совпадения) кодов.

Код с выходов счетчика 7 поступает на входы дешифратора 8, на выходе которого формируется сигнал логической единицы, если gCt) 0 в те- кущий момент времени, и нулев ой сигнал при О.Сигнал с выхода дешифратора 8 поступает на и ггформационный вход триггера 9 и в момент окончания контроля, ЧТО соответствует отрицательному фронту сигнала U, посту- паюгцему на его синхровход, запоминается . По окончании контроля сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 будет определяться значением сигнала с инверсного выхода триггера 9, так как на второй вход элемента RПИ-HE 10 будет подано нулевое значение сигнала и. На инверсном выходе триггера 9 будут сформированы единичный сигнал при g : П и нулевой при , который через элемент Ш1И-Н ; 10, играющий в данном случае роль инвертора, поступит на индикатор 12, Следовательно, индикатор 12 будет включен при (неустойчивый процесс) или . выключен при g 0 (устойчивый процесс) .

Формула изобретения

Устройство для контроля исправности объекта, содержащее первый дискриминатор уровня, генератор импульсов, триггер, счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом устройства, информационный вход которого подключен к входу первого дискриминатора уровня, отличающееся тем, что 5 с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля устойчивости объекта, устройство содержит второй . дискриминатор уровня, дешифратор, первый н второй элементы И-ИЛИ и дифференциатор, вход и выход которого подключены соответственно к информафиг. /

i)f((/

4i(