Система технической диагностики динамических объектов Советский патент 1990 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автомати- .ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов, состоящих из элементарных динамических звеньев.

Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования динамических параметров.

Контроль параметров функциональных элементов динамического, объекта осуществляется по группам, обеспечивающим независимость параметров один от другого. Это достигается за счет того, что используется совокупность незави- симьпс моделей функционирования элементов, образованных разбиением объекта диагностирования на ряд элементар7 ных,звеньев, динамика каждого из которых описывается числом параметров, не большим трех. Тогда на анализируемую системой разность реального сигнала и эталона влияют параметры только того j-ro функционального элемен-. та, которому она соответствует.

Разностньи сигнал R , не содержит составляющих, обусловленных изменениями параметров, не входящих в элемент J. Это происходит вследствие независимости контура диагностирования от других контуров, поскольку единый входной сигнал у;, , содержащий пара-.

ел

сх

4 О) СХ

зитные составляющие, поступая параллельно на элемент и его модель, компенсирует эти составляющие. Выходной сигнал у. , содержащий полезную информацию об отклонениях атэраметров элемента, аналогично работает в после- щующих контурах диагностирования, для которых эта информация является шумовой.

На фиг. 1-4 представлена блок- схема системы.

Система содержит модели 1-1 функциональных элементов дйнамичес кого объекта, алгебраичеькие сумма- 2i - 2, суммирующий узел 3 и функциональные элементы 4-7 объекта 8 диагностирования, нелинейные элементыинтеграторы

п, квадраторы 10 - lOj,,

11

0

n, , компараторы - 12, элементы ШШ 13,- 13, первые элементы НЕ 14 - 14, пары первых - вторых элементов И 15 - 15 блок 16 временных дискриминатор ов, генератор 17 тактовых импульсов, второй элемент НЕ 18, счетные триггеры

19 и 20, третьи элементы И 21 - 21

.

В качестве объекта 8 диагностирования может использоваться динамическая система, состоящая из пропорциональных, интегрирующих, апериодических и колебательных звеньев, разомкнутая передаточная функция у которой ; представлена, например, как

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов, состоящих из элементарных динамических звеньев. Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования динамических параметров. Система содержит модели функциональных элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры, суммирующий узел и функциональные элементы объекта диагностирования, нелинейные элементы квадраторы, интеграторы, компараторы, элементы ИЛИ, НЕ, И, блок временных дискриминаторов, генератор тактовых импульсов, счетные триггеры. Изобретение основано на раздельном нелинейном дискриминирующем преобразовании разностных сигналов, снимаемых с отдельных функциональных элементов динамического объекта и их моделей. При этом разностный сигнал R J не содержит составляющих, обусловленных изменениями параметров, не описывающих элемент J, поскольку контур диагностирования независим, а паразитные составляющие, поступающие параллельно на элемент и на его модель, компенсируются. 4 ил.

W(p)

где Т К и

30

постоянные

коэффии

хания;

р - операторный аргумент. При этом функциональный элемент 4 является интегрирующим элементом (диагностируемые параметры Т и К), элемент 5 - апериодическое звено первого порядка (Т и К) ,. элемент 6 - коебательное звено (Т, Кир, элемент обратной связи 7 - пропорциональное звено (К),

Система работает следующим образом,

На выходах сумматоров 2 : формирутся разности между реальными выходными сигн алами функциональных элемен- Q тов (Y;) и эталонными (Z ;), которые

(Yj.) вьфабатывают модели 1:

«j).

R. Y. Далее эти разности поступают на входы соответствующих нелинейных элементов 9,-, причем каждая разность R, параллельно преобразуется в нелинейных элементах с операторами (о. настроенных на диагностирование динамичес- ких параметров, задающих динамику только j-ro функционального элемента.

Для функционального элемента 4 с передаточной функцией

-К

W,(p)

R R, vf,(R,);

TiP

для функционального элемента 5 редаточной функцией

с пе

Wj(p)

Kj

TjP

R R, cf.(R.);

. T.. RjK 4 ;.,(R.),

для функционального элемента 6 редаточной функцией

с

I п-э

р n-i

(л)Г к Лти)

5 Q

5

TJ /.).-1

- 2-с7т;:7р; х,1

Ч h-i (R №- ); h-7(,);

(m-i)k n-1 (m-i) ,

для функционального элемента 7 с передаточной функцией

W(p) К К,

R .(RJ.

I Преобразованные разности возводятся в квадрат элементами 10. и интегрируются элементами 11., на выходах которых образуются значения мер близости S., используемые в качестве меры сходства реального сигнала и эталона:

TMH

,

В компараторах 12. происхолит пороговое оценивание S . относитап л1о по- ,рогов Sjj; . Результат оценивания - ло- гическне сигналы:

О, если S. S,i,

1 , если S j S. .

Полученные с выходов компараторов 12 логические сигналы используются для цолучения информации об отказавших параметрах. Для этого они предварительно собираются по ИЛИ на элементах 13, так для Н . L + L , .

В случае исправных моделей и нормально функционирующего по всем динамическим параметрам объекта 8 на выходах всех компараторов 12. (сигналы L) присутствует низкий логический потенциал что соответствует логическим О на всех выходах системы Yp.

Пусть модели 1 , исправны, а отказал, например, i-й параметр в j-м функциональном элементе.Тогда на выхо де.Ь. имеется высокий логический потенциал. Такой же потенциал есть

и

на выходе Т.

П+1

поскольку реакция объекта 8 на входное воздействие х g/t) при 1-м параметре ушедшем за поле допуска, не совпадает с .эталонным сигналом Z |(t), формируемым моделью 1 р-,..,. Совпадение высоких потенциалов на входе элемента .., (сигналы Н : и L ,, ) дает логи-. ческую 1 на выходе FJQ , которая совместно с логической 1 сигнала L на выходе блока 16 (Р и L- ) образует совпадение на входе логического элемента 21.. На выходе Y г, присут- ствует высокий потенциал, означаюш,ий отказ i-ro параметра.

В случае, когда объект 8 нормально функционирует по всем параметрам, а неисправна j-я модель, в которой существенно отклонился от номинального значения модельный коэффициент, соответствующий i-му параметру, на выходе L также имеется высокий логический потенциал, однако, посколь- ку объект является нормально функцио- нируюггщм, реакция х (ь) совпадает с эталонным сигналом Z (t) . На выходе L р, - логический О, который, пройдя через элемент 1,, дает совпа- дение с сигналом Hj на входе элемен- та . Результатом этого является высокий потенциал на выходе F j. Пройдя через блок.16, он дает на выходе

п 55

20

-25

30 j 40

дЗ 50 686

1 г .погическую 1, соответствующую отказу j-й модели,

В случае одновременного отказа какой-либо модели и выхода из допуска параметра высоким потенциалом индицируется отказ по параметру, как наиболее опасньп с точки зрения последствий и первоочередный для принятия решения в сравнении с отказом модели.

Аналогично функционирует система в случае отказа сразу нескольких пара- .метров или нескольких моделей.

Для подавления импульсных помех ЛО с длительностью меньшей чем

Тан

- все логические сигналы проходят через блок 16 временных дискриминаторов .

Формула изобретения

Система технической диагностики динамических объектов,с одержащая по числу m функциональных элементов динамического объекта m алгебраических сумматоров, а также по числу .D диагностических сигналов, блок D временных дискриминаторов и по числу п параметров функциональных элементов п каналов нелинейного дискриминирующего преобразования, каждый из которых включает последовательно соединенные неЛинейньп элемент, квадратор, интегратор и компаратор, установочные входы интеграторов объдинены и соединены с входом задания управляющих импульсов системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования динамических параметров, система дополнительно содержит (т+1)-й алгебраический сумматор, (п+1)-й квадратор, (п+1)-й интегратор, (п+1)-й компаратор, (га+1)-ю модель функциональных элементов динамического объекта, m элементов ИЛИ, m первых и второй элементы НЕ, m пар первых, вторых и третьих элементов И, генератор тактовых импульсов и два счетных триггера, выходы вторых элементов И соединены с выходами системы, вход и выход каждой модели функционального элемента связаны соответственно с входом моделируемого элемента и с входом первого слагаемого соответствующего алгебраического сумматора, вход второго слагаемого которого подключен к выходу того же моделируемого элемента, а выход - к входам нелинейных элементов, соответстнующих дакному моделируемому э.тгемен- ту динамического объекта, выходы компараторов, соответствующих диагностическим параметрам каждого j-ro ционального элемента, соединены с входами j-ro элемента ИЛИ, выходом подключенного к первым входам пер-. вых - вторых элементов И j-й пары, второй вход первого элемента И пары соединен с выходом (п+1)-го компаратора, который через каждый j-й первый элемент НЕ соединен с вторьпч входом второго элемента И j-й пары, выходы всех компараторов и первых - ; вторых элементов И подключены к сот ответствующим информационным входам блока временных дискриминаторов, выходы которого, соответствующие отказам моделей функциональных элементов являются первыми диагностическими выФиёЛ

ходами системы, а выход блока временных дискриминаторов, соответствующий отказу каждого j-ro фуикциональяого элемента, подключен к первым входам , . третьих элементов И соответствующих диагностическим параметрам j-ro функционального элемента, вторые входы которых подсоединены к выходам блока

Q временных дискриминаторов, соответствующих отказам диагностических параметров j-ro функционального элемента динамического объекта, выход тактового генератора импульсов соединен со

5 счетным входом первого счетного триггера и через второй элемент НЕ - со счетнь1М входом второго счетного триггера, прямые и инверсные выходы счетных триггеров подключены к соответст0 вутащим управляющим входам блока временных дискриминаторов.

Rm-1

Wf-r

Й/г