Устройство для контроля объектов Советский патент 1990 года по МПК G06F11/07 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния объекта и прогно- энровання момента вывода его на профилактику.

Цель изобретения - расширение сЬун- кциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотка- зовьгх состояний объекта и увеличение лимита времени, отводимого для профилактических работ на объекте.

На Лиг . 1 представлена схема устройства; на фиг.2 - диаграмма синхро- низании работы блоков устройства.

Устройство содержит первый элемент И 1, коммутатор 2, нормализатор 3, аналого-цифровой преобразователь (ЛИП) 4, первый блок 5 памяти, задат- чик 6 коэффициентов экстраполяции, перлый блок 7 умножения, накапливающий сумматор 8, первый ключ 9, задат- чик JO доверительных интервалов, первый блок 11 алгебраического суммиро- вания, второй ключ 12, второй блок 13 памяти, второй блок 14 алгебраического суммирования, третий ключ 15, третий блок 16 памяти, первую 17 и вторую 18 схемы сравнения, четвертый . ключ 19, задатчик 20 номинальных значений параметров, блок 2J вычитания, пятый ключ 22, задатчик 23 допусков, третью схему 24 сравнения, элемент ИЛИ 25, второй элемент И 26, счетчик 27, дешифратор 28, блок 29 индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель 31 частоты, четвертый блок 32 памяти, шестой ключ 33, триггер 34, седьмой ключ 35, задатчик 36 числа периодов экстраполяции,второй блок 37 умножения, третий блок 38 алгебраического суммирования, восьмой ключ 39

Устройство работает следующим образом.

Пусть устройство обслуживает L объектов, по каждому из которых ролируется га параметров. Работа устройства осуществляется в реальном масштабе времени, циклически с перио- дом опроса объектов TQ. В свою очередь, каждый из периодов Т0 состоит из периодов опроса параметров Тп: , j I,m. Таким образом, каждый j параметр 1-го объекта, 1 1, L, конт- ролируется с периодом Т0, что следует считать единичным измерением, а контроль множества объектов и параметров реализуется с использованием

принципа временного разделения. Управляющие сигналы с выхода делителя 31 частоты включают сигналы ,, определяющие номер объекта, сигналы С - С, определяющие номер параметра, сигналы С, -С, определяющие взаимодействие и функционирование отдельны блоков устройства.

От датчиков параметров, характеризующих текущее техническое состояние объектов, электрические сигналы в аналоговой форме поступают на коммутатор 2, который обеспечивает поочередное подключение электрических сигналов от каждого из объектов. С выхода коммутатора 2 на нормализатор 3 в любой момент времени могут поступать электрические сигналы только от одного из контролируемых объектов. Нормализатор 3 осуществляет представление различных электрических величин, . контролируемых параметров объектов в определенный масштаб напряжения. Коэффициенты нормализации устанавливаются сигналами f, и определяются тгкушими номерами контролируемого объекта и параметра. Преобразователь 4 преобразует напряжение с выхода нормализатора в цифровой двоичный код, который поступает на входы схем 17 и 18 сравнения. Для исключения (фильтрации) грубых ошибок измерения и отказов сбойного характера каждый очередной результат измерения U: .поступающий с АЦП 4, проверяется на принадлежность его значения к доверительному интервалу ±&Uj, центр которого равен экстраполированному значению параметра Uj5. Эта проверка осуществляется в схемах 17 и 18 с использованием следующих соотношений: если

U,j6Uj6Un , (1)

то результат учитывается, если

(Uj UAj ) V () (2)

то результат исключается, где Uл| и Un - соответственно левая и правая границы доверительного интервала параметра j, которые рассчитываются в блоках 11 и 14 в соответствии с выражениями

им UP - AV

Up + MJj

Значения полуинтервала UL : по каждому из параметров в виде констант хранятся в эадатчике 10. Предварительный расчет значений полуинтервалов производится путем учета трех основных источников ошибок: измерения . 1

с дисперсией ои: , преобразования из аналоговой Формы в цифровую с дисперсией G ,

Персией G

и экстраполяции с дисЭ1 . Считая, что суммарные ошибки распределены по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием, среднеквадратичное значение суммарных ошибок определяется с помощью выражения

Сг) л| +

Дисперсию ошибок преобразования можно вычислить на основе известного

соотношения

Ч

б --А«Ч 12

где п- - цена младтегп разряда для

параметра j.

Дисперсию ошибок экстраполяции можно рассчитать с помощью соотношения

Л 22(N-l)(2N-l)+6E(N-i)+6E2 S ()

где р - число периодов измерений, на которое производится экстраполяция;

N - объем выборки результатов измерений, на основе которой производится экстраполяция.

Значение полуинтервала &U: выбирается таким, чтобы обеспечить вероятность очередного измерения внутри интервала, близкую к единице

UUj 3GЈ:.

Экстраполированное значение параметра рассчитывается на момент времения очередного нового результата измерения данного параметра, а также на произвольные интервалы времени рТ0, 50 где р - целое положительное число, задаваемое при помощи задатчика 36 числа периодов экстраполяции в соответтвии с выражениями

U,j(pT0) U,j + рТс

N

J

и

J

Ј-и г

J

а;Ґ ,N, ,

.v

где а ., - коэффициенты веса 1-го из IV

JJ - N

мерения для опенки скорости;

оцененное значение скорости изменения j-го параметра; объем выборки результатов измерений.

Значения коэффициентов веса а ;у для линейной модели изменения параметра при равноточных и равнодискрет- ных измерениях рассчитываются из соотношения

5

0

5

a,v

12i - 6N - 6

4ii ° ° . I м (.

(6)

Хранятся коэффициенты a;v в блоке 6.

Очередной результат измерения U в двоичном коде с блока 4 поступает на первый вход блока 32 памяти по синхросигналу. По сигналу S2 содержимое блока 32 подается на вход клточл 33, управляемого триггером ЗА. Синхросигналом S(, подаваемым на нулевой

5 вход триггера 34, триггер переводится п нулевое состояние. Если грубые ошибки измерения отсутствуют, т.е. выполняется условие (1), то на обоих входах элемента И 1 появляются едн0 ничные сигналы, следовательно, единичный сигнал появится и на его выходе. Этот сигнал подается на вход ключа 19, а также на единичный вход триггера 34. Триггер будет переведен в единичное состояние, на его прямом выходе появится единичный сигнал, который, будучи приложенным к входу ключа 33, обеспечит передачу содержимого блока 32 в первый блок 5 памяти.

пЕсли результат измерения U ,. подан на вход устройства с грубой ошибкой или в блоках 2-4 произошел сбой, приведший к существенному изменению входной информации о параметре j, то

45

50 55

выполняется условие (2). В этом случае на выходе блока 1 единичный сигнал будет отсутствовать, триггер 34 останется в нулевом состоянии. Так как инверсный выход триггера 34 соединен с входом ключа 35, то последит будет открыт и обеспечит прохождение и запись в блок 5 экстраполированного значения параметра U3j(T0).

Таким образом, в случае грубой ошибки или сбоя для формировгния текущего значения U9; текущее значение

U

будет исключаться и вместо него

будет испопьэоваться значение предыдущего никла, поступающее г вы

хода блокад38 через ключ 9. Значения иэ«(Т0) и (pTQ) в соответствии с выражениями (5) Лорнируются в блоках 5-8, 36-38. Очередной результат измерения U (или О.- (Т0) в случае грубой ошибки измерения) записывается в блок 5 памяти, где хранятся результаты последних N измерений по каждому из параметров. В блоке 7 Формируются произведения U jj a;v а в сумматоре 8 - значения U . . В блоках 36-38 осуществляется непосредственно формирование значении J э; (Т ) и U3: (pT0). Оператор при помощи задатчика 36 мо- жет оперативно изменять число р по каждому из параметров. В блоке 37 Формируется произведение pT0U: , причем величина рТг поступает i-п блока 36, а величина U - из блока 8. В JID- ке 38 формируется сумма (U;- +рТ0 Г, ) причем на первый вход этого блока поступает произведение pT0U:, а на второй вход - прошедший Фильтрацию очередной результат измерения хода ключа 1 .

J

с вы39

Знамения Uэ: (pTQ) через ключ поступают на блок 29 индикации для отображения, па основании чего оператор имеет возможность выделить те из параметров, которые, спустя время „ рТ0, могут винти за пределы допусков (значения допусков по каждому из параметров могут быть нанесены в виде масок на индикаторе) и принять соответствующие меры профилактики.

Parсчитанные экстраполированные значения Ugi (T0) выдаются на входы

блоков

и 14, где производятся вы(3). Значение и 14 из за

числения по выражению MJ: поступает на блоки 11 датчика 10 доверительных интервалов. Значения и Unj соответственно через ключи 12 и 15 и блоки 13 и 16 памяти выдаются на схемы 17 и 18 срав- нения. Если очередной результат измерения удовлетворяет условию (1), то единичный сигнал на выходе блока 1 обеспечит прохождение текущего ре- . зультата измерения UJ- через ключ 19 на. блок 38, а также на блок 21 , в котором в цифровой Форме рассчитываются величины н знаки отклонений Д: контролируемых параметров от их номиналов UH .

(7)

Ь; и; - UHJ .

J

Номинальные (ття пончмо) зчл с-ч по каждому из параметров поступи;

задатчика 20, в котором хранятся LXm номинальных значений параметров. Значения отклонений U с блока 21 через ключ 22 поступают па схему 24, которая на основе сравнения значений отклонений UJ с пороговыми значениями jf 1, 2,..., позволяет принять решение о текущем техническом состоянии объекта. В схеме 24 сравнения реализуется следующая логика принятия решений:

О Д . - U , - нормальный режим работы;

МйИййлг-л; ь3

Л- t А

режим Контроль ; режим Профилактика j - j, - ремонт объекта. (8)

Пороговые значения отклонений Д,, й, Дд по каждому из контролируемых параметров хранятся в задатчике 23 допусков.

Результат оценки состояния объектив по каждому контролируемому параметру в виде уровня сигнала выдается и отображается на табло блока 29 ин- дикании.

Гели очередной результат измерения удовлетворяет условию (2), то на выходе элемента ИЛИ 25 Формируется единичный сигнал, который через элемент 26 в счетчик 27 по данному параметру записывает .. Если 1 записана дважды в двух смежных периодах измерений, то по данному параметру Формируется итоговое сообщение Отказ, которое выдается в блок 29 для регистрации.

Формула

изобретения

Устройство для контроля объектов, содержащее коммутатор, нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементы И, четыре блока памяти, задатчик коэффициентов экстраполяции, первый блок умножения, накапливающий сумматор, семь ключей, задатчик доверительных интервалов, первый и второй блоки алгебраического суммирования, три схемы сравнения, эадатчик номинальных значений параметров, блок вычитания, зацатчик допусков, элемент ИЛИ, счетчик, дешифратор, блок индикации, генератор тактовых импульсов, делитель частоты и триггер, информационные входы коммутатора являштсн информационными входами устройстпа, (-- мута

pa соединен с информационным входом нормализатора, пыход которого связан с информационным входом аналого-ииФ- рового преобразователя, выход которого подсоединен к первым входам первой и второй схем сравнения и к инФорма- иионному входу четвертого ключа, выход первого блока памяти связан с входом первого сомножителя первого блока умножения, вход второго сомножителя которого подключен к выходу задатчика коэффициентов экстраполяции, а выход соединен с входом накапливающего сумматора, выход первого ключа соединен с входами первых слагаемых первого и второго блоков алгебраического суммирования, входы вторых слагаемых которых связаны с выходом задатчика доверительных интер- валов, выход первого блока алгебраического суммирования подключен к информационному входу второго ключа, выход которого связан с информационным входом второго блока памяти, вы- ход которого соединен с вторим входом первой схемы сравнения, выход второго блока алгебраического суммирования подключен к информационному входу третьего ключа, выход которого связан с информационным входом третьего блока памяти, которого г оецинен с вторым входом второй схемы сравнения, первые входы первой и второй схем сравнения связаны соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого подключен к указанному входу четвертого ключа, выход которого соединен о входом уменьшаемого блока вычитания, вход вычитаемого которого связан с выходом задатчика номинальных значений параметров, а выход подключен к информационному входу пятого ключа, выход которого соединен с первым входом - третьей схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом задатчика допусков, а выход подключен к первому входу блока индикации, вторые выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого связан с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, вы- ход которого связан с информационным входом дешифратора, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, выход, аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом четвертого блока памяти, выход которого связан с информационным входом шестого ключа, пыход которого подключен к первому информационному входу первого блока памяти, выход первого ключа соединен с информационным входом седьмого ключа, рпход которого связан с информационным ходом первого блока памяти, единичный вход триггера подключен к выходу пе РРГО элемента И, прямой выход триггера соединен с первым управляющим входом шестого ключа, а инверсный РЫХСМ - г управляющим входом седьмого ключа,выход генератора тактовых импульсов связан с входом делителя частоты, выходы которого соединены соответетвсн- но с синхровходами коммутатора, нормализатора, аналого-цифрового преобразователя, блоков памяти с первого по четвертый, задатчика коэффициентов экстраполяции, задатчика Яипери-ель- ных интервалов, задатчнка помн/ыльш v значений параметров, задат чкз допусков, дешифратора и блок; индикации управляющими входами nepsoio, иторо- io, третьего, пятого и шестого ключей, с вторым входом втгпого элемента И, с нулевым входом триггера и с управляюшими входами коммутатора, нормализатора, первого, второго и третьего блоков памяти, задатчика доверительных интервалов, задатчика поминальных значений параметров, яадат- чика допусков и блока индикации, о т- личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотказовых состояний объекта и увел гчения лимита времени для профилактических работ на объекте, в устройство введены задатчик числа периодов экстраполяции, второй блок умножения, третий блок алгебраического суммирования, восьмой ключ, выход накапливающего сумматора соединен с входом первого сомножителя второго блока умножения, вход второго сомножителя которого связан с выходом задатчика числа периодов экстраполяции, а выход - с входом первого слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, первый выход которого подключен к информационному входу первого ключа, а второй выход -- к ин- форманионному входу восьмого клгча, выход которого соединен с третьим

входом блока индикации, выход четвертого ключа связан с входом второго слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, соответствующие выходы делителя частоты соединены с

синхровходами задатчика числа периодов экстраполяции и третьего блока алгебраического суммирования, с управляющими входами восьмого ключа и задатчика числа периодов экстраполяции.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния объекта. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем выявления и контроля предотказовых состояний объекта. Устройство содержит элементы И 1, 26

ИЛИ 25, схемы сравнения 17, 18, 24, коммутатор 2, нормализатор 3, АЦП 4, блоки 5, 13, 16, 32 памяти, задатчики 6, 10, 20, 23, 36 параметров , блоки 7, 37 умножения, накапливающий сумматор 8, ключи 9, 12, 15, 19, 22, 33, 35, 39, блоки 11, 14, 38 алгебраического суммирования, блок 21 вычитания, счетчик 27, дешифратор 28, блок индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель частоты 31 и триггер 34. Устройство обеспечивает автоматический контроль и визуализацию предотказового состояния объекта. 2 ил.

A, -L

(

|| / 4JQ™DL,.aОCLIIПD wT JDL-CL--n П П П П П

пп ппп п п п

П П П П ППП П

Vut.t

Si, (Sjwtub 16,1$. 13. /4

д

1-4

-4

-«

i