Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов Советский патент 1990 года по МПК G05B23/02 

СП

со со 1

со

Изобретение относится к средствам технической диагностики и может быть использовано для определения границы области работоспособности технических объектов.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - вариант технической реализации первого блока памяти; на фиг.З - схема второго блока памяти; на фиг.4 - схема блока анализа работоспособ- . ности и управления пересылкой данных; на фиг.5 - схема узла сравнения Устройство содержит первый 1 , второй 2 блоки памяти, счетчик 3, блок 4 вычисления функции работоспособности, блок 5 анализа работоспособности и управления пересыпкой данных регистрирующий блок 6.

Первый блок памяти содержит кольцевой tv-разрядный регистр 7 сдвига, n регистров 8 памяти, группу элементов 9 ИЛИ, элемент 10 задержки.

Второй блок памяти содержит кольцевой двухразрядный регистр 11 сдвига, два регистра 12 и 13 памяти и группу элементов 14 ИЛИ.

Блок 5 содержит узел 15 сравнения, первый элемент ИЛИ 16, счетчик 17, второй элемент ИЛИ 18, схему 19 сравнения и двухразрядный кольцевой регистр 20 сдвига.

- -Узел сравнения 15 содержит две схемы 21 и 22 сравнения, два элемента И 23 и 24 и два регистра 25 и 26 памяти.

Устройство предназначено для определения координат граничных точек области работоспособности, под которой понимается множество физически реализуемых значений первичных параметров, при которых удовлетворяются все требования, предъявляемые к техническому объекту, т.е. выполняются условия

(X ,X/j, . . .-,Х ,, . , . ,Xn JlYWHKc 9 У 4 4 j . . «, rnJ

где Х((,

..., n) - текущее значение 1-го первичного параметра

n - число первичных парметров;

МИН 9

макс векторы, определяющие предельные значения функции

0

5

0

5

0

5

0

5

5

работоспособности, называемые условиями работоспособности, т.е. накладываемые на выходные параметры объекта, нарушение которых приводит к потере работоспособности;

Ч1 - функция работоспособности, которая определяет назначе- ние объекта и изменяется в заранее заданных пределах, называемых условиями работоспособности. Обозначим область работоспособности через G.

X Ј Р, где Р - область возможных значений первичных параметров (область физической реализуемости первичных параметров), задаваемая системой неравенств;

X; ник - Х, X; макс nvO

где Х,.,ции ,

Х, - минимальное и максимальное допустимые значения 1-го первичного параметра соответственно.

Предполагается, что G € Р, Исходя из требуемой точности построения границы области работоспособ - ности задан шаг изменения первичных параметров ДХ (,3, .,., п). Принцип работы блока 4 заключается в вычислении значений функции работоспособности

X 4fi4Yt,. ,в.лп/. ЈJ

Принцип работы блока 5 заключается в проверке условий принадлежности

x MUH-x jCYj , Х(, XT,, ...,

Хп)ЈХ.2НаКС,(3)

где Yj Yj MWK или Yj YJ макс , a также в выработке команд управления на запись граничной точки области работоспособности в регистрирующий блок 6 и на разрешение передачи данных с выходов первого 1 и второго 2 блоков памяти.

При выполнении условия (3) фиксируют значение параметра Х, для которого выполняется это условие, а также значение параметра ХЈ. Далее блок 1 памяти формирует следующее значение параметра Х, для которого про51

веряется справедливость выполнения условия (3), и процесс определения координат граничных точек области работоспособности в плоскости параметров X и Х продолжается.

Все значения параметра X;, при которых происходит проверка условий принадлежности (3) отображающей точки области возможных значений Р, за- ранее записаны в соответствующие ре- (гистры памяти блока 1 памяти. Это позволяет организовать любую известную процедуру процесса поиска координат граничных точек, которая выбира- ется на основании анализа конкретного технического объекта. Наиболее эффективной, при отсутствии дополнительных данных, является процедура поиска, реализующая метод золото- го сечения.

После нахождения границы области работоспособности в основании Р аналогичным способом определяют границу области работоспособнотси в плоское- тях, параллельных основанию.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в соответствующие регистры 8 памяти вводят зна чения параметра Х, соответствующие выбранной процедуре поиска границы области работоспособности. В регистре 7 возбуждена первая ячейка.

В регистры 12 и 13 вводят соответственно значения XUWHK и ХгмсщЈ Первая ячейка регистра 11 находится в возбужденном Состоянии. В регистры памяти узла 15 сравнения вводят соответственно значения X(UUH и

XQ HQK.Z а в регистр памяти схемы 19 сравнения вводят число, равное числу корней уравнения (2).

Счетчик 17 находится в нулевом состоянии, обе ячейки регистра 20 сдвига не возбуждены.

Содержимое счетчика 3 равно Xjif.

При подаче напряжения питания на элементы устройства в блоке 1 памя- ти возбуждается первая ячейка регистра 7, выходной сигнал которой подается на вход регистра од. При этом содержимое регистра °м , определяемо значением параметра X, на первом

шаге поиска границы области работоспособности, череч элементы ИЛИ 9 подается на входы регистрирующего блока 6 и вычислительного блока 4.

Q 5 0

5

о

о

5

5

0

306

Во втором блоке 2 памяти возбуждается первая ячейка регистра 11, сигнал с выхода которой подается на вход регистра 12, в котором записано значение YNHH. Содержимое регистра 12 через группу элементов ИЛИ 14 подается на вход блока 4, на другой вход которого, а также на второй вход регистрирующего блока 6 подается сигнал с выхода счетчика 3. Блок 4 согласно уравнению (2) вычисляет значения X/j , f 1, К, где К - число корней уравнения (2). На выходе блока 4 формируется значение Х для 1, которое подается на вход регистрирующего блока 6 и на вход блока 5. Узлом 15 сравнения по формуле (3) осуществляется проверка условий принадлежности XQ интервалу X2NH( , . В том случае, если условие (3) выполняется, т.е. точка принадлежит границе области работоспособности, на втором выходе узла 15 появляется сигнал который поступает на вход блока 6, которьй, в свою очередь, фиксирует координаты первой граничной точки области работоспособности. Независимо от результатов сравнения сигналы с выходов узла 15 сравнения через элемент ИЛИ 16 подаются на вход счетчика 17, в котором записывается единица. Сигнал с выхода счетчика, равный 1, подается на схему 19 сравнения, в которой он сравнивается с числом К, равным числу корней уравнения (2). В том случае, если , на первом выходе схемы 19 сравнения появляется сигнал, которьй подается на вход блока 4. При этом на выходе блока 4 формируется значение X и для , которое подается на вход регистрирующего блока 6 и на вход блока 5.

В блоке 5 узлом 15 сравнения по формуле (3) вновь осуществляется проверка условий принадлежности интервалу X-2NUH , . В том случае, если условие (3) выполняется, т.е. точка принадлежит границе области работоспособности, на выходе блока сравнения появляется сигнал, который поступает на вход регистрирующего блока 6, который, в свою очередь, фиксирует координаты первой граничной точки области работоспособности. Независимо от результатов сравнения сигналы с выходов узла 15 сравнения через элемент ИЛИ 16 подаются на вход

счетчика 17, в котором записывается число, равное двум.

Сигнал с выхода счетчика, равный 2, подается на схему 19 сравнения,, в которой он сравнивается с числом К. В том случае, если К72, на первом выходе схемы 19 сравнения появляется сигнал, который подается на вход блока 4. При этом на выходе блока 4 формируется значение Хг(Ч для 3, которое подается на вход регистрирующего блока 6 и на вход блока 5,

В блоке 5 узлом 15 сравнения по формуле (3) вновь осуществляется проверка условий принадлежности XQU интервалу сямн Хймдкс и цикл определения координат граничных точек области работоспособности повторяется. При значении ( на втором выходе схемы 19 сравнения появляется )Сигнал, которьй через элемент ИЛИ 18 устанавливает в нулевое состояние счетчик 17 и подается на вход регистра 20, возбуждая его первуя ячейку, сигнал с выхода которой подается на вход второго блока 2 памятиt возбуждая вторую ячейку регистра 11, сигнал с выхода которой подается на вход регистра 13 памяти в котором записано значение Уцсчс. « Содержимое регистра 13 через группу элементов ИЛИ 14 подается на вход блока 4, на другой вход которого, а также на вход регистрирующего блока 6 подается сигнал с выхода счетчика 3„ Блок 4 согласно уравнению (2) вычисляет значения X,}u,1, К, где К - число корней уравнения (2) при условии,что Y . На выходе блока 4 формируется значение Х для , которое подается на вход регистрирующего блока 6 и на вход блока 5. В блоке 5 узлом 15 сравнения по формуле (3) осуществляется проверка условий принадлежности Хе,, интервалу Јх е. «ми Хе чацс1« В том случае, если условие (3) выполняется, т.е. точка принадлежит границе области работоспособности, на втором выходе узла сравнения появляется сигнал, которьй поступает на вход регистриующего блока 6, который, в свою очередь, фиксирует координаты граничной точки области работоспособности. Независимо от результатов сравнения сигналы с выходов узла 15 сравнения через элемент ИЛИ 16 подаются на вход счетчика 178 в котором записывается единица. Сиг10

15

20

15397308

нал с выхода счетчика, равный 1, подается на схему 19 сравнения, в которой он сравнивается с числом К, равным числу корней уравнения (2). В том случае, если значение на первом выходе схемы 19 сравнения появляется сигнал, который подается на вход вычислительного блока 4. На выходе вычислительного блока формируется значение Хе, для 2, ..., которое подается на вход регистрирующего блока 6 и на вход блока 5. Цикл определения координат граничных точек области работоспособности для значения Y YMЈlfet повторяется аналогично циклу определения координат граничных точек этом области для значения .

При значении К на втором выходе схемы 19 сравнения появляется сигнал. Этим сигналом счетчик 17 через элемент ИЛИ 18 устанавливается в нулевое состояние, а в регистре 20 25 сдвига возбуждается вторая ячейка, сигнал с выхода которой подается на вход блока 1 памяти. Этим сигналом в регистре 7 возбуждается вторая ячейка,- сигнал с выхода которой подается на вход второго регистра 8 памяти. При этом содержание регистра памяти 8|, определяемое значением параметра на втором шаге поиска границы области работоспособности, через группу элементов ИЛИ 9 подается на входы регистрирующего блока 6 и блока 4. На другой вход вычислительного блока подается значение YrtQKC записанное в регистре 13. На третий вход блока 4 подается сигнал с выхода счетчика 3. Блок 4 согласно уравнению (2) вычисляет значения Хс«, р 19 К, где К - число корней уравнения (2), я цикл определения координат точек, принадлежащих границе области работоспособности продолжается аналогично описанному выше.

На n-ом шаге поиска координат граничных точек области работоспособности в первом блоке памяти появляется сигнал на выходе n-ой ячейки регистра 7 сдвига. Этот сигнал подается на вход регистра 8П памяти и через элемент задержки 10 - на вход счетчика 3. Время задержки элемен- 55 та 10 выбрано таким образом, что сигнал на вход счетчика 3 поступает после того, как полностью закончится цикл определения координат гранич30

35

40

45

50

ных точек для значения Х4-Х,„ . В счетчике 3 устанавливается значение X. + JiX.;, с вых°Да блока 5 появляется сигнал, который в блоке 1 памяти позбуждает первую ячейку регистра 7 сдвига и цикл определения границы области работоспособности в плоскости, параллельной плоскости основания продолжается аналогично рассмотренному.

Формула изобретения 1. Устройство для определения гра

ницы области работоспособности технических объектов, содержащее первый и второй блоки памяти, блок вычисления функции работоспособности, регистрирующий блок и счетчик, выход второго блока памяти соединен с входом первого параметра блока вычисления функции работоспособности, вход второго параметра которого и первый информационный вход регистрирующего блока подключены к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с управляющим выходом первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введен блок анализа работоспособности и управления

пересылкой данных, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом первого блока памяти, второй управляющий выход - с управляющим входом второго блока памяти, третий управляющий выход - с управляющим входом блока вычисления функции работоспособности, четвертый управляющий выход - с управляющим входом регистрирующего блока, второй информационный вход которого и вход блока анализа работоспособности и управления пересылкой данных подключены к выходу блока вычисления функции работоспособности, информационный выход первого блока памяти соединен с третьим информационным входом регистрирующего блока и с входом третьего параметра блока вычисления функ- ций работоспособности, причем блок анализа работоспособности и управления пересылкой данных содержит узел сравнения, два элемента ИЛИ, счетчик, схему сравнения, двухразрядный

0

5

0

5

0

5

0

5

кольцевой регистр сдвига, первый и второй выходы узла сравнения соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого связан со счетным входом счетчика, вход установки нуля которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого и тактовый вход двухрязрядного кольцевого регистра сдвига подключены к первому выходу схемы сравнения, вход которой подключен к выходу счетчика, к второму входу второго элемента ИЛИ подключена шина установки нуля, управляющими выходами блока анализа работоспособности и управления пересылкой данных с первого по четвертый являются соответственно выход второй ячейки, выход первой ячейки двухразрядного кольцевого регистра сдвига, второй выход схемы сравнения и второй выход узла сравнения, вход которого является входом блока анализа работоспособности и управления пересылкой данных.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый блок памяти содержит кольцевой п-разряд- ный регистр сдвига, п регистров памяти, элемент задержки и группу элементов ИЛИ, выходы каждого из п разрядов регистра сдвига подключены к управляющим входам соответствующих регистров памяти, выходы каждого из которых связаны с входами элементов ИЛИ группы, выход n-го разряда кольцевого n-разрядного регистра сдвига соединен с входом элемента задержки, выходы группы элементов ИЛИ и выход элемента задержки являются соответственно информационным и управляющим выходами блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй блок памяти содержит кольцевой двухразрядный регистр сдвига, два регистра памяти и группу элементов ИЛИ, выход первой ячейки регистра сдвига подключен к управляющему входу первого регистра памяти, а выход второй ячейки регистра сдвига связан с входом второго регистра памяти, выходы регистров памяти соединены с входами группы элементов ИЛИ, выходы которых являются выходом блока.

rv

Изобретение относится к средствам технической диагностики и может быть использовано для определения границы области работоспособности технических объектов. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит блоки 1,2 памяти, счетчик 3, блок 4 вычисления функции работоспособности, регистрирующий блок 6 и блок 5 анализа работоспособности и управления пересылкой данных. Устройство исключает контурный обход области работоспособности и обеспечивает целенаправленное изменение параметров в пределах допуска. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фаг 2

Третий 9ыюд

1пщоЗ №Ј&

tviei

10

tg Г Шина ycweifuj

f.

Составитель В,Воронков Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова

Заказ 217

Тираж 646

ВИНИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I П

Подписное