Устройство двухуровневого прогнозирования технического состояния радиотехнических объектов Советский патент 1989 года по МПК G06F17/00 

гг га го.п.

г

I J {

XW

г

23

-1

Изобретение относится к контролю и прогнозированию состояния сложных радиотехнических объектов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства по прогнозированию эволюционных и деградационных изменений в объекте. Устройство содержит блок 1 нормирования, сумматор 2, блок 3 синхронизации, аналого- цифровой преобразователь 4, блок 5 начальной установки, элементы 6,7 задержки, счетчик 8, регистры 9-13, блоки 14-17 вычитания и блоки определения прогнозов эволюционных 18 и деградационных 19 изменений. Раскрыта структура блока синхронизации. Устройство позволяет спрогнозировать время постепенных отказов различного рода и обосновать необходимость ремонтных работ различной сложности. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

/П ПУ

f8

2 Zf

СП

о со со ее

00.

Ш Ш QI

3- 150

Изобретение относится к контролю и техническому обслуживанию радиотехнических устройств и объектов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем прогнозирования эволюционных и дегра- дационных изменений в объекте.

Сущность изобретения заключается в следующем. Значения каждого из па

раметров j(t)-, где j I,n, характеризующих состояние радиотехнического объекта и представленных потенциальными уровнями различной амплитуды, поступают на информационные входы устройства, подвергаются обработке и на их основании формируется значение обобщенного параметра 0(t) в соответствии с фор1-{улой

Q(t) (t), (1)

где c6j - коэффициент, учитывающ1Й

вах ность параметра ; и его вхслад в формировагше обобщенного параметра.

Перед началом эксплуатации полностью настроенньл радиотехнический объект имеет номинальные, т.е. как правило наилучшие, или максимальные значения параметров, что эквивалентно максимальному качеству контролируемого объекта.

Со временем качество контролируемого объекта за счет воздействия дестабилизирующих факторов ухудшается, что можно контролировать но изменени обобщенного показателя качества. Воздействие дестабилизирукндих факторов вызывает протекание в объекте контроля двух процессов - эволюции и деградации. Первый нроцесс влияет на степень настройки объекта и его. отрицательное воздействие может быть скомпенсировано настройкой объекта в период технического обслуживания.

Второй процесс вызывается старением элементной базы объекта и, если в начале, эксплуатации может быть как- то скомпенсирован за счет допусков на параметры и настройку, то в дальнейшем восстановить качество объекта возможно только путем проведения среднего или капитального ремонта.

За счет организации периодического контроля обобщенного параметра устройство способно прогнозировать время выхода обобщенного параметра за допустимые пределы - Т за счет эволюционных изменений по формуле

938

0

5

0

5

го;

Qi ii z Qjipj.i. .X (7)

Q(t;., ) - Q(t,-)

где Q(t;),Q(tj., )

QT,

06СЛ

т значения обобщенного параметра соответственно при последнем i и предпоследнем (i-1) конт- ролях;

предельное значение обобщенного параметра, по достижению которого объект контроля должен подвергнуться техническому обслуживанию;период обновления информации (время между последними двумя контролями).

Изменение обобщенного параметра является монотонно убывающим процессом и может происходить любым, в том числе и нелинейным, образом. Однако ;

процесс его изменений является медленным. Период контроля сравнительно мал и в предельном случае определяет касательную к эволюционной кривой в некоторой точке. Поэтому устройство, хотя и с некоторым запаздыванием, отслеживает любое, в том числе и нелинейное, изменение обобщенного параметра. Так как в процессе эксплуатации значение обобщенного параметра

Q(t) непрерывно уменьшается из-за нарушения отношений между элементами объекта (эволюция), то наступает такой момент, когда Т становится меньше Т, что означает необходимость

проведения технического обслуживания, т.е. проведения восстановительных работ первого уровня.

В результате проведения технического обслуживания качество объекта восстанавливается, но не полностью, по причине необратимых изменений де- гр адационного характера. Обобщенный параметр после технического обслуживания объекта несколько ниже своегб максимального (предыдущего) значения. Фиксируя значение обобщенного параметра после регламентных работ, устройство определяет время до начала

Q

p. Aon

проведения среднего или капитального ремонта Т., по формуле

Т -Si i jil-I-QiiAop At ГЗЧ

РQeCt.M ) - Рб(Ч)

где Qg(tj) ,Q(t , ) - восстановленные значения обобщенного параметра соответственно после k и (k-1) технического обслуживания; - предельное значение обобщенного параметра по достижению которого объекту контроля необходим ремонт

&t (,) - интервал времени между окончаниями двух последних мероприятий технического обслуживания .

Хотя изменение восстановленных значений обобщенного параметра происходит так же, как и в предыдущем случае, т.е. произвольным образом, процесс этих изменений еще более медленный и значительно превышает период контроля восстановленных значений обобщенного параметра. Поэтому устройство также отслеживает любое, в том числе и нелинейное, его изменение.

На фиг. 1 изображен процесс возможных изменений обобщенного пара- -метра контролируемого объекта на про- тяжении значительного периода эксплуатации; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - эпюры сигналов, поясняющие его работу; на фиг. 4 - схема блока синхронизации.

Устройство содержит блок 1 нормирования, сумматор 2, блок 3 синхронизации, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) А, блок 5 начальной установки, первый 6 и второй 7 элементы задержки, счетчик 8, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 и пятый 13 регистры, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 блоки вычитания, блоки определения прогнозов эволюционных 18 и деградационных 19 изменений, выполненные в виде РЭУ

с адресными входами. Выводы 20.1- 20.п являются информационными входами устройства, выводы 21 - управляющим входом устройства, выводы 22 и

23 - соответственно первым и вторым опорными входами устройства. Выходные сигналы снимаются с первого 24 и второго 25 выходов устройства.

Блок 3 синхронизации состоит из элемента НЕ 26, фop иpoвaтeля 27 коротких импульсов, формирукщего короткий импульс по заднему фронту входного сигнала, элемента 28 задержки,

генератора 29 импульсов с возможностью перезапуска, элемента И 30, элемента ИЛИ 31. Позициями 32-35 обозначены входы и выходы блока,

Параметры (t) через информационные входы 20.1-20.П и блок 1,

представляющий из себя набор усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления, соответствую цими коэффициентам oij в формуле (1), которые могут быть как больше, так и меньше единицы, но удовлетворяют следующему требованию:

6ij ci,j

где - коэффициент нормирования

входных сигналов по амплитуде, опредепяемый как

/ , biijn- MLiL/-cN

W (1 - ( ,)

т j ma)i

где и 1 дц tnax максимальное выходное напряжение сумматора 2 , ограничиваемое . д1-1апазоном входных сигналов АЦП 4 и эквивалентное наличию логических во всех его выходных .разрядах;

- максимально возмож-. нов значение входного параметра - ; коэффициент веса параметра, удовлетворяющий условию

f

J max

J

oii

I.

(6)

Формируемое сумматором 2 значение обобщенного параметра (фиг. 3,цоз.1) в аналоговой форме поступает на АЦП 4. Блок 3 синхронизации вырабатывает на первом выходе (фиг.З, поз.6) последовательность коротких импульсов с периодом Т, синхронизирует работу АЦП 4, а также ту часть ycTpofi

ства, которая отслеживает эволюцион- ные изменения качества контролируемого объектаi Период Т контроля должен быть как минимум на 2-3 порядка меньше среднестатистического значения наработки аппаратуры до очередного мероприятия технического обслуживания.

Одновременно импульсы с первого выхода блока 3, задержанные элементом 6 на время, достаточное для окончания процесса преобразования в АЦП 4, поступают на синхровхода регистров 9 и 10, предназначенных соответственно для хранения последнего и предпоследнего измеренных значений обобщенного параметра. Блок 14 формирует числитель (код допуска 0 поступает через вход 22), а блок 15 - знаменатель формулы (2). Однако числитель и знаменатель формулы (2) для работающего объекта всегда положительны, а на время мероприятий технического обслуживания работа устройства блокируется (фиг.З, поз.6).

Результаты с блоков 14 и 15 без знака составляют полный адрес обращения к блоку 18, который хранит ре- зультат , вычисленный по формуле (2) для заданных числителя, знаменателя и периода импульсов Т блока 3. Результат поступает на выход 24 устройства.

На время проведения технического обслуживагшя на управляющий вход 21 устройства подается потенциальный уровень (фиг. 3, поз.З), который блокирует формирование импульсов на первом выходе блока 3.

После окончания технического обслуживания по заднему фронту сигнала на управляющем входе 21 устройства формирователем 27 вырабатывается короткий импульс (фиг. 3, поз.4), который участвует в формировании парного импульса на первом выходе блока 3 синхронизации (фиг. 3, поз.б). Формирование в начале очередного цикла прогнозирования мероприятий технического обслуживания парного импульса обеспечивает практически одновремен- ное занесение восстановленного значения обобщенного параметра в регистры 9 и 10 и сброс продолжающих храниться его значений от предыдущего , предохраняя от формирования непредсказуемого результата на первом такте контроля i 1 из-за от0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сутствия результатов предащущего такта. В последующем работа происходит аналогично описанному.

Аналогично устройство работает и при его первичном включении, так как управляющий сигнал на входе 21 устройства формируется так же, как если бы объект контроля включался после технического обслуживания.

Элементы устройства, отвечакицие за прогнозирование мероприятий ремонта контролируемого объекта, работают следующим образом. По сигналу (фиг.З, поз.4) формирователя 27 блока 3 синхронизации формируется выходной сигнал на третьем выходе блока 3 синхронизации (фиг. 3, поз.5), который обеспечивает перезапись предыдущего восстановленного значения обобщенного параметра в регистр I2 из регистра 1 и запись в последний очередного восстановленного значения обобщенного параметра, а также перезапись кода, соответствующего времени &t между двумя последними мероприятиями технического обслуживания,. в регистр 13 из счетчика 8 и обнуление последнего с целью подготовки к очередному измерению & 11 путем подсчета импульсов с второго выхода блока 3 синхронизации.

Блоки 16 и 17 определяют соответственно знаменатель и числитель в соответствии с формулой (3), при этом код допуска Qp.on поступает на блок 17 через вход 23, так как период между контролями восстановленных значений обобщенного параметра колеблется, то результат, вычисляемый по формуле (3), хранится в блоке 19 по адресу, составляемому не только из выходных разрядов блоков 16 и 17, но и регистра 13. Считываемьй из блока 19 результат (время до очередного ре«- монта Tj,) поступает на выход 25 устройства.

При включении устройства дпя устранения формирования непредсказуемых результатов блок 5 начальной установки устанавливает триггеры регистра Пи счетчика 8 в единичное состояние, что соответствует занесению в. регистр 11 максимального значения обобщенного параметра и максимально возможного времени между мероприятиями технического обслуживания в счетчик 8 (фиг. 3, поз.2). Так как импульсы с третьего выхода блока 3

задержаны на время t

чоА

-С , где с.

длительность импульса, формируемого блоком 5, то происходит практически одновременное заполнение регистров 11-13 информацией, необходимой для правильного функционирования устройства. РезультаФ, формируемьй с ошибкой на первом такте работы элементов обеспечивающих второй уровень прогнозирования, на втором такте уточняется.

Формула изобретения

, 10

15

20

е, 25 - ,,,, 50993810

ронизации аналого-цифрового преобразователя соединены с первым выходом блока синхронизации, информационные входы первого и третьего регистров связаны с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу сумматора, входы которого соединены с вькодами блока нормирования, вход блока синхронизации является управляющим входом устройства, второй выход связан со счетным входом счетчика, а третий выход - с входами синхронизации третьего, четвертого и пятого регистров и с входом второго элемента задержки, выход которого подключен к входу сброса счетчика, выход которого соединен с информационным входом пятого регистра, первый, второй и третий информационные входы блока определения прогноза деградационных изменений связаны соответственно с выходом пятого регистра и третьего и четвертого блоков вычитания. входы уменьшаемых которых подключены соответственно к выходам четвертого и третьего регистров, вход вычитаемого третьего блока вычитания и информационный вход чет- вер Tdro регистра соединены с выходом третьего регистра, вход вычитаемого четвертого блока вычитания является вторым опорным входом устройства, установочные- входы третьего регистра и счетчика связаны с выходом блока начальной установки.

35

40

45

50