Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов Советский патент 1977 года по МПК G06F17/00 G05B23/02 

1

Изобретение относится к надежности и -технической диагностике и может быть использовано при определении границ области работоспособности технических объектов.

Известно устройство для определения области работоспособности, содержащее блок вычисления среднего значения, блок вычисления стандартного отклонения и блок выдачи результатов; в устройстве реализован метод статистических испытаний. Однако оно имеет малое быстродействие, так -как при определении границы области работоспособности в нем происходит перебор лишних состояний технических объектов.

Известно другое устройство для определения области работоспособности технических объектов, в котором реализован метод матричных испытаний, содержащее счетно-решающее устройство, блок магнитных лент и считывающее устройство. Это известное устройство имеет также малое быстродействие, так как матричные испытания требуют перебора всех возможных состояний объекта и выделения из них граничных состояний, что чрезвычайно трудоемко даже -при небольшом числе параметров. Еще одно известное устройство для определения границы области работоспособности непрерывной /г-мерной технической системы содержит потенциометры, делитель напряжения, регистрирующий

блок и п сумматоров. Малое быстродействие этого устройства обусловлено тем, что при одном цикле измерения определяется только одна граничная точка, лежащая на границе

области работоспособности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для олределения границы области работоспособности технических объектов, содержащее делители напряжения, выполненные на потенциометрах, подвижные контакты которых соединены с входами блока установки допусков, логический и регистрирующий блоки. Это устройство характеризуется необходимостью априорного знания

координат начальной рабочей точки внутри области работоспособности и недостаточным быстродействием, так как в одном цикле измерения определяется лищь одна точка, лежащая на границе области работоспособности.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности работы. В описываемом устройстве это достигается тем, что в него введены генератор линейно изменяющегося напряжения и блок совпадения, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего блока, установочные входы - с соответствующими вы.ходами блока установки допусков, а управляющий

вход - с выходом логического блока, входы

которого соединены с соответствующими подвижными контактами потенциометров делителей «аиряжения, выходы которых соединены с выходами генератора линейно-изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 приведена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - график зависимости от времени выходного напряжения генератора линейно-изм.еняющегося напрял ения; на фиг. 3 - графикпроцесса построения границы области работоспособности технических объектов в двухмерном пространстве первичных параметров при трех циклах (I, II и III) определения граничных точек.

На чертежах приняты обозначения;

. ()-выходное напряжение генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) в функции времени;

4i) г - моменты времени, при которых . (О макс-, (где f/MaKc. - максимальное значение f/вых. (0).

гн 21....- моменты времени начала работы ГЛИН;

1мя„г - мин соответственно максималь МаКС 1МИН

ное и минимальное допустимые значения первичного параметра Xi;

.чакс. . Соотв етственно максимальное и минимальное допустимые значения первичного параметра xz;

xi,x2,... - координаты граничных значений параметров х, к.

Устройство содержит генератор линейно-изменяющегося напряжения 1, логический блок 2, блок установки допусков 3, имеющий я уставок 4, блок совпадений 5, имеющий п двухвходовых элементов «И 6 и /г-входовый элемент «И 7, регистрирующий блок 8 и га потенциометров R, , Ri,--,Rn. Выходы потенциометров соединены со входами генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) 1, а их подвижные контакты соединены с соответствующими входами логического блока 2 и уставок 4 блока установки допусков 3. Выходы уставок 4 соединены с первыми входами соответствующих элементов «И 6 блока совпадений 5, со вторыми входами которых соединен выход логического блока 2. Выходы элементов «И 6 и элемента «И 7, входы .которого соединены с выходами элементов «И 6, соединены с соответствующими входами регистрирующего блока 8.

Принцип работы устройства состоит в реализации зависимости всех первичных параметров, определяющих работоспособность технического объекта, от одного дополнительного параметра в соответствии с уравнениями или

f Xj- b J-Xj- a,

где Xj - вектор, определяющий некоторые произвольные значения первичных параметров, (, 2,...);

а, b - векторы, определяющие предельные значения (максимальные или минимальные, соответственно) функции работоспособности, называемые условиями работоспособности, т. е. те ограничения, накладываемые на выходные параметры объекта, нарущение которых приводит к потере работоспособности объекта;

т-безразмерный параметр, изменяющийся от О до оо;

/ - функция работоспособности объекта, которая определяет цель и назначение объекта и изменяется в заранее заданных пределах, определяемых условиями работоспособ° ности.

Приведенные векторные выражения справедливы только для непрерывных объектов и представляют собой совокупность прямых, соединяющих начало координат с точками xk (k, 2,...), лежащими на границе области А работоспособности. Эти прямые как бы «рассекают область работоспособности. Количество та-ких прямых быть произд вольным. Точки, лежащие на границе области работоспособности, соответствующие определенным значениям первичных параметров, находятся лри рещении уравнений (1) и (2) при определенном т. При этом должно

„ удовлетворяться неравенство

-ft -иаксгде .макс., ..- векторы, определяющие предельные (максимальные или минимальные) значения первичных параметров.

О

В t-ю уставку 4 (, п) блока установки допусков 3 вводят два пороговых значения X, ИХ,, где X, ил:, - минимин-макс.МИН.. 1ипг1

мальное и максимальное нормирован0 ные допустимые значения i-ro параметра первичного параметра, соответственно. Па потенциометрах Ri, Rz Ri,

...,Rn устанавливается первая комбинация нормированных произвольных значений первичных параметров Xi (хц, Xzi, ...,Хц, ...,Xni): на 1 - Xii, на 2 - Х21,..., на i - хи,..., на .71 - Xni. Затем с выхода ГЛИН 1 в момент времени н, (см. фиг. 2) подается линейно-изменяющееся напряжение

°УВЫ. () ,

где

с - некоторая постоянная (в частности ); 5 - время.

Максимальное значение выходного напряжения ГЛИН 1

макс.Л:г„,,е. ( Ь).

(1) (2)

с подвижного контакта i-ro потенциометра г снимается величина уг Хц-т:, которая подается на t-й вход логического блока 2, реализующего функцию работоспособности /, и на вход г-й уставки 4 блока установки до5 пусков 3, которая контролирует нахождение

величины fi в заранее заданных пределах, т. е.

. Т/ ,е. ( Ь Если эти неравенства удовлетворяются, то на соответствующих выходах блока установки допусков 3 появляются сигналы, равные 7г, которые подаются на первый вход соответствующего элемента «И 6 блока совпадений 5. Если хотя бы одно из неравенств не удовлетворяется, например для то сигнал на выходе (1+1)-й уставки равен нулю. Логический блок 2 непрерывно вычисляет величину

7 f (т)т (Т1.Та. ...Тг.Тл).

В момент выполнения равенства функпии работоспособности одному из условий работоспособности, например f а (при ), с выхода логического блока 2 подается сигнал на управляющий вход блока совпадения 5. При в блоке установки допусков 3 проверяется справедливость выполнения неравенств

(,n). (3)

х„ Xi.-t JC,

а-Пti 11 максЕсли неравенства удовлетворяются, то с выхода уставок 4 подаются сигналы, равные хц, на первые входы элементов «И 6, на вторые входы которых при подается сигнал с выхода логического блока 2. В момент совпадения сигналов на входах соответствующих элементов «И 6 на их выходах появляются сигналы, равные хц, которые подаются на соответствующие входы элемента «И 7 и регистрирующего блока 8.

Если в момент времени тц удовлетворяется система неравенств (3), то с выхода элемента «И 7 на соответствующий вход регистрирующего блока 8 подается сигнал, по которому регистрирующий блок 8 регистрирует координаты граничной точки

Xl(Xii .TII-TJJ, Xzi - TaiTjj, , . ,Xii ii fil )

которые лежат на границе областиработоспособности. При этом определяетсяпервая точка, лежащая на границе областиработоспособности.

Аналогично при в момент времени Ti2 при удовлетворении неравенств

- 12 -

(i 1, «)

регистрируются значения первичных параметров

ЛГ2(12 JCiiTjj, А;22 JCjj-Tjj, xi2 Xii--i:i2,

1

Гя1 la,

п2,

лежащих на границе области работоспособности и т. д.

Процесс определения граничных точек области работоспособности продолжается до 4.. При к, С/вых.(.

Таким образом, за один цикл измерения (, - н,) определяются две граничные точки.

В промежуток времени (ta, - к,) на потенциометрах Ri, R2, -., Кг, ..,Rn устанавливается вторая комбинация нормированных произвольных значений первичных параметров

Х2 (xiz, Х22,..., Xjz,..., Xnz). Затем при tt,, (см. фиг. 2) с выхода ГЛИН 1 подается сигнал

вых. (. и цикл измерения повторяется для следующих точек, лежащих на границе области работоспособности технических объектов. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет определена граница области работоспособности с заданной точностью. Соединяя граничные точки, получают границу области работоспособности в виде многогранника, который лежит в истинной области работоспособности.

Если первичные параметры имеют одинаковую размерность, то процесс нормировки можно не производить.

В результате применения описываемого устройства повышаются быстродействие и

точность определения границы области работоспособности непрерывных технических объектов, что способствует сокращению времени реагирования на различного рода кризисные ситуации, например отказы, возникающие в

объекте.

Формула изобретения

Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее делители напряжения, выполненные на потенциометрах, .подвижные контакты которых соединены с входами блока установки допусков, логический и регистрирующий

блоки, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия и точности устройства, в него введены генератор линейноизменяющегося напряжения и блок совпадения, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего блока, установочные входы-С соответствующими выходами блока установки допусков, а управляющий вход - с выходом логического блока, входы которого соединены с соответствующими ПОДВИЖНЫМИ контактами потенциометров делителей напряжения, выходы которых соединены с выходами генератора линейно-изменяющегося напряжения.

-0К.

-0R-n

Г

L il б 6

П

VM

0(н,)

макс.

и

мин.

-f

1 макс.