Многоканальное устройство функционального контроля Советский патент 1990 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для технической диагностики динамических систем.

Цель изобретения - повышение достоверности функционального контроля.

На фиг. 1 и 2 представлена схема устройства; на фиг. 3 - схема временного дискриминатора; на фиг. .схема нормализатора} на фиг. 5 временные диаграммы работы устройства.

На фиг. 1 и 2 обозначены вход 1 (входной сигнал X(t), источники 2 эталонного сигнала Z(t), сумматоры 3, нормализаторы k, нелинейные элементы 5, квадраторы 6, интеграторы 7, источники 8 пороговых напряжений, компараторы 9, временные дискриминаторы 10, выходы 11 дискриминаторов 10, генератор 12 импульсов, делители

13 частоты, триггеры 1,, элемент ЯН 15, выходы 1б нормализаторов А, схемы 17 сравнения, элементы И 18 и пыходы 19 каналов.

Временной дискриминатор 10 образую.- (фиг. 3) элементы И-НЕ 20, элементы НЕ 21 и элемент И 22.

Нормализатор включает (фиг.)) .управляемый усилитель 23, детектор 2 модуля, компараторы 25, элементы И 2б, реверсивный счетчик 27 и дешифратор 28,

В качестве источников 2 эталонны сигналов могут быть использованы динамические модели объекта контроля, являющиеся его функционально-топологическими аналогами,

Устройство работает следующим образом. 31 Классификация реакции контролиру мого динамического объекта X(t) по классам работоспособности, залаваемым эталонами Z(t)j осуществляется по величине меры близости S,- 1 f4;Cx(t) - Z,(t). где (. - оператор нелинейного преобразования в i-м канале контроля; Tj - время анализа (накопления Нелинейное преобразование рассчи тывается для каждого из п параметро объекта контроля. Пусть оно имеет вид , t/, (t) A.R. (t) + + A.Rt(t)J, где A.-f - постоянные коэффициенты I (j 1, 2); R,(t) - нормализованный разност ный сигнал, R j(t) X(t) - Z i(t). Формирование сигнала R осуществ ляется в сумматоре 3 на первый вход которого поступает сигнал X(t) с выхода контролируемого объекта, а на второй вход - сигнал Z . от источника . J. В нормализаторе разностный г сигнал R,. усиливается управляемым усилителем 2J, передаточная функция которого может принимать га значений (фиг. k): W W(0)/D где VJ 0) - значение при N j 0; Nj - код на масштабном выходе нормализатора; D, - диапазон изменения R., соответствующий единице «iСигнал R детектируется по абсо .лютной величине детектором 2 модуля, на выходе которого имеется сигнал (via - передаточная функция детектора; : .. . R,i W(0) . Сигнал RA,- сравнивается с порогами, связанными соотношением R ,-j 0 fi компараторах 251 и 25,. Выходной сигнал усилителя 23 с учетом мультипликативного характера работы нормализатора ., при котором R. R D , равен Wy(0)R,; ITNi При выполнении условия высоким логическим уровнем с компаратора открывается элемент И 262, через который на инверсный счетный вход -1 счетчика 27 поступают импульсы TH от генератора 12 через делитель 13, частоты. Каждому состоянию счетчика 27 соответствует код N.на масштабных выходах 1б., преобразуемый дешифратором 28 в сигнал управления передаточной функцией усилителя 23. Каждое переключение счетчика вызывает уменьшение передаточной функции усилителя и сигнала R о раз. Это происходит до выполнения условия 14 - Г при которомоба элемента И 2б, и 2б закрыты. При переключении счетчика 27 в значение максимальной цифровой составляю1чей , на т-м выходе дешифратора 28 появляется управляющий сигнал, который включает минимальную ступень усиления усилителя 23 и закрывает элемент И 26, предохраняя нормализатор от циклического переключения (неустойчивое состояние) при сохранении усиловия (1). Такое состояние сохраняется, пока не наступит выполнение условия i т1 Ри котором открывается элемент И 2б, (высокий логический уровень на выходе компаратора 25 ,), пропускающий импульсы Т-, на прямой счетный вход +1 счетчика 27 переключение которого вызывает увеличение передаточной функции усилителя 23 и сигнала R в D раз. Переключение происходит до выполнения услоВИЯ (2).„ При минимальном значении N- на первом выходе дешифратора 28 появляется управляющий сигнал, подключающий ступень максимального уси 5 ления усилителя 23 и закрывающий элемент И 2б , предохраняя нормализатор от циклических переключений. Период повторения Т выбирают больше времени, необходимого для од нократного переключения всех элемен тоё нормализатора . . Нормализация исходного сигнала RJ эквивалентна дискретному масштаб ному динамическому преобразованию, сжимающему его динамический диапазон, причем с аналогового выхода снимае.ся нормализованный сигнал R , изменяющийся в узком диапазоне значений, вьбранном в соответствии с динамическими диапазонами следующих за нормализатором k- элементов и параметров интегрирования и сравнении узла оценки. Код N. снимаемы с выходов I6j, несет информацию о степени сжатия. Коэффициенты деления управляемых делителей 13 и 13j частоты определяют соотношение Т, Т„ и Т,: Тц m,T;To(. Для задания Тд, обычно выбирают самую большую постоянную времени в динамике контролируемого объекта (макс принимают TO, (3 - 5)Т Т.е. осуществляют выбор т. В связи с тем, что каждый i-й параметр () при фиксированном отк лонении изменяет выходной сигнал контролируемого объекта на вполне определенную величину, которая хара теризуется функцией чувствительностиglnX(t) din D(;

появляется возможность упорядочить все множества параметров Ы; ) на функции чувствительности. В результате формируется упорядоченный ряд параметров и соответствую1ций ему упорядоченный ряд источников эталонного сигнала Z.{t), из которого находят первый и последний члены этого ряда, соответствующие минимальной и максимальной функции чувствительности. Пусть (фиг. 1) ими являются Z ,(t) и ). На сумматоре формируется разностный сигнал

П + 1 Z(t) - Z ,(t), который посR

тупает на нормализатор k ,,. Формируемая на выходе 1б +, кодовая ком бинация N /, параллельно поступает на схемы 17 сравнения, где происм«

Л 1 1

(t)dt

Результат сравнения на компараторах 9( меры близости S. (накопленное напряжение) с пороговым значением 5. (напряжения источников 8.) в виде логического сигнала

S

логический ноль, если Sj

Oi

логическая единица, если S-, S поступает на основной вход временного дискриминатора 10. При этом логический ноль соответствует состоянию контролируемого объекта при допустимом значении i-ro динамического параметра, а логическая единица при недопустимом. 16 ХОДИТ сравнение ее с соответствующими кодами, получаемыми из каналов контроля каждого параметра. В случае совпадения кодовых комбинаций (степеней сжатия динамических диа- пазонов) на выходах С- присутствуют высокие логические уровни, открывающие элементы И 18, через которые на в 1ходы 19,- проходит контрольная информация с выходов 11j дискрими-. наторов 10,-. При несовпадении кодов из-за отказа элементов 2,, 3,- или 4,- происходит блокирование соответствующего элемента И 18 низким логическим уровнем С(, поскольку реализовано логическое выражение R ; С о(,- Таким образом, вводится дополнительная блокировка, связанная с достоверностью формирования разностных сигналов и их нормализации. Кроме.. того, когда при исправных элементах 2-, 3; или 4 j происг.одит нзрушение работоспособности объекта, а следующие за нормализатором элементы имеют также неисправность, не позволяющую накопить достаточное значение меры близости S-, блокируется прохождение ложной информации о.том, что в объекте нет нарушения работоспособности. Выходной сигнал элемента 5 , R.(t) R {t)3 A,.R.f (с) + ) возводится p квадрат квадраторами 6,, а затем интегрируется на интервале Т интеграторами 7,-: Функционирование временного диск риминатора 10 происходит в соответствии с временной диаграммой, показанной на фиг. 5- В дискриминаторе 10 подавляются импульсные помехи длительностью /jC, S где -с, f На синхровходы дискриминатора 10 поступают импульсные сигналы Q, Q, QI 2 Cl opмиpoвaнныe от импульсной последовательности Т триггерами (фиг. 1)t причем аf,. Импульсная помеха в зависимости от ее временного расположения подав ляется в одном из RS-триггеров, при чем это положение может быть произвольным. Сигнал L,- по отношению к L j запаздывает на f . и не содержит импульсных помех, которые харак терны для объектов, йключающих источники силовых импульсных электромагнитных полей. Формула изобретени Многоканальное устройство функци нального контроля, содержащее в каж дом канале источник эталонного си|- нала, сумматор, нелинейный элемент, квадратор, интегратор и компаратор, вход устройства соединен с первыми входами сумматоров, в каждом канале еыход источника эталонного сигнала подключен к второму входу сумматора, выход нелинейного элемента соединен с входом квадратора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с вхо дом компаратора, отличаю ще е с я тем, что, с целью повышения .достоверности контроля, устройство I содержит генератор импульсов, первый и второй триггеры и делители частоты, элемент HF., сумматор и нормализатор и в каждом канале нормализатор, временной дискриминатор, схему сравнения и элемент И, выход генератора импульсов подключен к входам первого и второго делителей частоты, входу первого триггера и входу элемента НЕ, выход которого соединен с входом второго триггера, выходы источников эталонного сигнала первого и последнего каналов соединены с входами сумматора устройства, выход которого подключен к информационному входу нормализатора, в.каждом канале выход сумматора подключен к информационному входу нормализатора, синхровход которого подключен .к выходу первого делителя частоты, информационный и масштабный выходы нормализатора каждого канала соединены с входом нелинейного элемента и первым входом схемы сравнения, выход которой подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с выходом канала, выход компаратора соединен с информационным входом временного дискриминатора, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход второго делителя частоты соединен с установки начальных условий интеграторов каждого канала, прямые и инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первого по четвертый синхровходами временного дискрими- натора каждого канала,- масштабный вь ;од нормализатора подключен к второму входу схемы сравнения каждогф канала.

Ц

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для технической диагностики динамических систем. Цель изобретения - повышение достоверности функционального контроля. Устройство содержит источники эталонного сигнала, сумматоры, нормализаторы, нелинейные элементы, квадраторы, интеграторы, компараторы, временные дискриминаторы, генератор импульсов, делители частоты, триггеры, схемы совпадения, элементы И. Анализируемый сигнал с выхода сумматоров сжимается в динамическом диапазоне адаптивным нормализатором в соответствии с динамическими диапазонами следующих за нормализатором контрольных узлов устройства, импульсные помехи подавляются цифровыми фильтрами на временных дискриминаторах. 5 ил.

r

Фаз. 4

Фиг. 5