Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЛАСТИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТСВ Изобретение относится к автоматике, и может быть использовано при опреа&:ленни границы области работоспособности технических объектов. Известно устройство по основному авт. св. № 551614, содержащее логический блок, регистрирующий блок, два реверсивных счетчика, счетчик, блок памяти, блок вычислений отклонений параметров, блок переключений и блок уставо первый выход логического блока соединен с первым входом регистрирующего блока, выход первого реверсивного счетчи ка соединен с первыми входами блока па мяти и логического блока и с вторым входом регистрирующего блока, выход второго реверсивного счетчика соединенс входом блока уставок, с вторыми входами блока памяти и логического блока с третьим входом регистрирующего блока, выход счетчика соединен с четвертым входом регистрирующего блока и с треть им входом логического блока, второй вы ход которого соединен с вторым входом блока пере1шючений, первый выход блока переключений соедююн с третьим входом блока памяти, второй выход с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, третий и четвертый выходы с первым и вторым входами блока вычислений отклонений параметров, четыре выхода блока вышюлений отклонений параметров соединены с суммирую5шми и вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, выход блока уставок с вычитающим входом первого реверсивного счет чика н с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, выход блока памяти соединен с третьим входом блока переключений, с входом счетчика и с входом установки в исходное состояние двух реверсивных счетчиков Узкая область применения этого устройства вызвана тем, что оно пригодно для определения границ только таких областей работоспособности, которые цели- ком расположены внутри области допустимых значений первичных параметров.. Целью изобретения является расширение области изменения устройства за счет определения границ тех областей работйспособности, которые прилегают к границе области допустимых значений пер вичных параметров. Достигается это тем, что в устройство для определения границы области ра ботоспособности по авт. св. М 551614дополнительно введены элемент Запрет и блок изменения параметров, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и последнего разрядов первого реверсивного счет чика, третий и четвертый - с выходами первого и последнего разрядов второго реверсивного счетчика, пятый - с разрешающим входом элемента Запрет и первым выходом логического блока, первый, второй, третий и четвертый выходы блока изменения параметров соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока вычислений отклонений параметров, пятый - с за прещающим входом элемента Запрет шестой - с третьим входом блока памяти, первый выход блока изменения па- раметров соед1шен соответственно с сум мирующим, а второй выход - с вычитающим входами первого реверсивного сче чика, третий выход - с суммирующим, а четвертый выход - с вычитающим входами второго реверсивного счетчика. На фиг. I приведена блок-схема уст ройства для определения границы области работоспособности технических объектов; на фиг. 2 - блок-схема блока изме нения параметров; на фиг. 3 - графики, поясняющие процесс построения области работоспособности в плоскости первичных параметров Х и на фиг. 4 - Ш1аграмма выбора отклонений первичных параметров при определении границы области работоспособности. Устройство для определения границы области работоспособности (см. фиг. 1) содержит два реверсивных счетчика 1 и 2, счетчик 3, логический блок 4, регистрирующий блок 5, блок памяти 6, блок уставок 7, блок переключений 8, элемент Запрет 9, блок Ю вычислений отклонений параметров и блок 11 изменения параметров. Блок измерения параметров (см. фиг фнг. 2) содержит элементы И 12-15, 7 1д элемент ИЛИ 16, элемент НЕ 17, элемент И 18, элемент НЕ 19, элемент И 20, элемент НЕ 21, элемент И 22, дешифратор 23, элемент НЕ 24, элемент И 25, элемент ИЛИ 26, элемент И 27, элемент НЕ 28, элемент И 29, элемент НЕ 30, элемент И 31, элемент ИЛИ 32, элемент И 33, элемент ИЛИ 34, счетчик 35, элементы И 36-39. и элемент ИЛИ 40. На фиг. 3 Xi , Х ( 1,2) соответственно минимальное и максимага ное допустимые значения -го первичного параметра;дХ ( 1,2) - шаг изменения i -го первичного параметра; G -область работоспособности технического объекта; Р - область допустимых значений первич11ых параметров, определяемых неравенствами: - iMoiKC 1) где Х;|- текущее значение i -го первичного параметра. На фиг. 4 - {+ U Xj) - положительное или отрицательное отклонение -го первичного параметра, Принцип работы логического блока 4 заключается в вычислении значений функ ций работоспособности (Xi,X2,X5) li-iTm) и в проверке условий работоспособности ViM«H-Vi4j(XbX2,X5UyiMaKC i WX2) i aeVjwHHVJMaKc- соответственно минимальное и максимальное допустимые значения j -го (j l,m) выходного параметра. Если условие (2) не выполняется, то отображающая точка - комбинация значений первичных параметров, при которых вычисляется функция ( I), находится вне области G .Если условие (2) выполняется и известно, что I iMHHi ZMHH 2 2М01«С 1 - -/ . то блок 11 изменения параметров вырабатывает сигнал («ДХ ), одновременно подготавливая блок вычислений Ю для выработки сигнала (+лХ) при появлении сигнала на его втором выходе, а если iMHW 1 1макс XjMouc блок 11 изменения параметров вырабатъцзает сигнал ( ), одновременно подготавливая блок вычислений Ю для выработки сигнала (- Д Хл) при появлении сигнала на его втором выходе. При этом,если координаты первой то ки R6- Q X2R 2ААакс,1мин - ,, то блок 11 изменения парамет ров вырабатывает сигналы (-йХ) и (-AX2)i подготавливая блок вычислений 10 ОЛЯ вьфаботки сигнала (-йХ) при появлении сигнала на его втором входе. Если мосис z X2(VAMH блок 11 вырабатывает сиг нал -(.-дХ), одновременно подготавливая блок 10 для выработки сигнала С+ДХг) при появлении сигнала на втором входе. При Xi Х длакс,Х2мик Х2 - то блок 11 вырабатывает сигнал (-лХз . При этом,если координаты точки Re IR - iMoikCt Хгллин X2g Х2макв,т блок 11 вырабатывает сигнал {-дХ), подготавливая блок 10 для вьфаботки сигнала (+4X2) при появлении сигнала на его втором входе. Блок переключений 8 работает, в дву режимах: в режиме поиска первой точки ReQ и в режиме обхода границы области G . В режиме поиска точки R после каждого этапа поиска по сигналу с второго выхода логического блока 4 (сигнал на втором выходе блока 4 появл5 егся при нарушении условий (2) блок 8 подает сигнал на суммирующий вход реверсивного счетчика 1. В момент обнаружения точки R блок 8 вырабатывае команду блоку памяти 6 для запоминания координат точки. После этого блок 8 по сигналам с выходов блока 12 выдает команду блоку вычислений 10 на изменение содер ки мого .счетчиков 1 и 2. Блок памяти б предназначен для запоминания координат точки R (X R , X2u) сравнения их с текуишми координатами отображающей точки X д (Х,, Хзд) € q , (. Л 2,3). Если вы полняется условие XIR X

то блок памяти 6 . вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничн ных точек. Если условие (3) не выполняется, то выходной сигнал блока пам5}ти 6 равен нулю.

Устройство работает следующим образом.

Вначале матричным способом опрюде- Л5пот координаты первой TO4Kti, йринацле жащей области G ,- точки R. Для этого в реверсивные счетчики 1 и 2 вводят

Если точка К не лежит на грани об- ласти RJ то при первом появлении сигнала на первом выходе логического блока 4 этот сигнал через элемент Sanpei 9 подается на первый вход блока переключений 8. При подаче сигнала на пер вый вход блока переключений В появляются сигналы на его первом и третьем выходах. Сигнал с первого выхода блока переключений 8 подается на третий вход блока памяти 6. EXIOK памяти 6 фикси- координаты исходной точки, равные, соорветственно X Х, Х2| Х.„ Содержимое счетчика 3 равно нулю (Х О). В блок уставок 7 вводят число, равное 2 максЗатем ьыходнь е сигналы реверсивных счетчиков 1, 2 и счетчика 3 подаются на соответств тощие входы логического блока 4, блока памяти 6 и блока изменения параметров 11. В блоке 11 сигналы Х2,и (. подаются на соответ ствующие входы элементов И 12, 14, 27, 33, 15. При этом на выходе элемента И 15 появится сигнал, который через элемент ИЛИ 34 подается на первый вход эле {ента И 39. Если при Xi Х и Х0 О отображающая течка находит ся вне области Q (см. фиг. За), то на втором выходе логического блока 4 по- является сигнал, который подается на второй вход блока переключегшй 8 (см. фиг. 1). По этой команде блок 8 выробатьшает сигнал, который подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, в KOTOpofv запишется число ({fAchc iX).. Затем снова сигналы с выходов реверсивных счетчиков 1, 2 и счетчика 3 подаются на соогветсгв тсЩие входы логического блока 4, который npOBepsrет справеоливость выполнения неравенств (2), Если неравенство (2) не выполняется, то по сигналу с второго выхоца логического блока 4 на )ующий вход реверсивного счетчи-ка 2 поцается сигнал, и цикл определения первой граничной точки повторяется. При Х -гмаис вькоце блока уставок 7 появится сигнал, который подаётся на вхоа установки в исходное состояние реверсивного счетчика 2 и на вы- читающий вхоц реверскБного счетчика 1, в котором запишется число (..(). атем цикл определения первой точки ринадлежащей области работоспособности Q, повторяется (см, фиг. За). рует координаты точки Г. Выходной сигнал с третьего выхода блока переключений 8 подается на первый вход блока вы числений отклонений параметров 10.Блок 10 предназначен для выбора шагов изменения па раметров ДХ опрюцеленным SHaKotvi ( + ) на каждом этапе поиска граничных точек по алгоритму, приведенному на фнг. 4. Первой точкой алгоритма является ша (-uXji). Переход от одной точки алгоритма к другой показан направлением стрелок. Этот переход определяется нахождением отображающей точки внутри или вне области Q на предыдущем этапе определения ее границы. Если часть границы области Q не при мыкает к границе области Р, то в устройстве производится обход границы области Q . в том порядке, как это указано стрелками на фиг. 4. Если область Q примыкает к границе области Р, то обход границы области Р осуществляет по границе области Р. Блок изменения параметров 11 при этом работает следующим образом. Пусть точка F имеет координаты IMHH IR iMoiKc 2миН Так как содержимое реверсивного счетчика 2 равно Xg , то сигнал с выхода его первого разряда подается на входы элементов И 12, 15 и 33 (см. фиг. 2). На другие входы элемента И 33 подаются сигналы, не равные нулю,с выходов элементов НЕ 17 и 28. Тогда на выходе элемента И 33 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 34 подается на первый элемента И 39 и на вход элемента ИЛИ 40. Выходной сигнал элемента ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9. При ЭТОМ;-на первом выходе логического блока 4 появляется сигнал, который по. дается на первый вход регистрирующего блока 5, на третий вход блока памяти 6 и на вход элемента Запрет 9 и на со ответствующий вход блока изменения параметров 11. Регистрирующий блок 5 фиксирует ко ординаты точки R. Сигнал с первого выхода логического блока 4 подается на входы элементов И 36, 37, 38 и 39 и на вход счетчика 35 (фиг. 2). В счетчике 35 зашпиегся число, равное единице, которое подается на вход дешифратора 23, Выходной сигнал дешифратора 23 равен единице, ког да содержимое счетчика 35 также раво единице. Сигнал с выхода дешифратора 23 подается на вторые входы элементов 22 и 29 (фиг. 2) и на третий вход блока памяти 6 (фиг. 1), которые фиксирует координаты точки R (X(j , Xju ). На первый вход элемента И 39 подан сигнал с выхода элемента ИЛИ 34. Поэтому появляется сигнал только на выходе элемента И 39, который подается на чет вертый-вход блока вычислений 10 и на вычитающий вход реверсивного счетчика I. Данный сигнал подготавливает блок вычисления Ю для выдачи сигнала ( + дХ) при условии, что подан сигнал на его . второй вход. Затем процесс определения граничных точек продолжается аналогично. Устройство делает обход границы в том порядке, как это указано стрелками на фиг. За. Если при очередном изменении параметра Х содержимое реверсивного счетчика 1 станет равным Xj, а содержимое реверсивного счетчика 2 - Х2д,иц| отображающая точка с данными координатами находится в области Q (см. фиг.За), то сигналы первых разрядов данных счетчиков подаются на входы элементов И 12, 13, 15, 18 и 33 блока обхода по контуру 11. При этом появится сигнал только на выходе апемента .И 12, который подается на вход элемента ИЛИ 16. Выходкой сигнал элемента ИЛИ 16 подается на первый вход элемента И 36, а через элемент ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9. При этом на второй вход элемента И 36 подается сигнал с первого входа логического блока 4. Выходной сигнал элемента И 36 подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2 и на пятый вход блока вычислений Ю. В реверсивном счетчике 2 запишется число Х Х2МИЦ + ЛХ . Блок вычислений Ю данным сигналом подготавливается Для выда ш сигнала (+дХ|) при поцаче сигнала на его второй вход. 2ЛЛИН Если при Xj л f-AXg отображающая точка находится в области Q, то появляется сигнал только с выхода первого разряда реверсивного счетчика I, который подается на соответствующие входы элементов И 12, 18, 13. На другие входы элемента И 18 подают|Ся сигналы с выходов элементов НЕ 17 и 19.: Выходной сигнал элемента И 18 через элемент ИЛИ 16 подается на первый вход элемента И 36, выходной сигнал которого подается на третий вход блока вычислеНИИ lO и на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. Выходной сигнал эл мента ИЛИ 16 через элемент ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9. ЕСЛИ при очередном изменении параме ров Xj и Х2 содержимое реверсивных счетчиков 1 и 2 равно Х}д,у,ц, Xg ,(, и отображающая точка с данны ми координатами находится в .области G (см. фиг. За), то сигналы с выхода первого разряда реверсивного счетчика 1 и с выхода последнего разряда реверсивного счетчика 2 подаются на соответств ющие входы элементов И 12, 13, 14, 20, 18. блока изменения параметров 11 При этом появится сигнал только на выходе элемента И 13, который через элемент ИЛИ 26 подается на первый вход элемента И 37, на второй вход которого подается сигнал с первого выхода логического блока 4. Выходной сигнал элемента И 37 подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 1 и на третий вход блока вычислений Ю. Выходной сигнал элемента ИЛИ 26 через элемент ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9. Сигналом на треть входе блока вычислений 1О он подготавливается для выцагш сигнала (- А Х) при условрш, что подан сигнал на его вто рой вход. В реверсивном счетчике 1 запшиется число Xj X j . Если отображающая точка с координатами Х + дХ , Х X Quj HaxooHTCH в области Gr, то появляется сигнал только с выхода последней ячейки реверсивного счетчи ка 2, который подается на соответствующие входы элементов И 13 , 20, 14, На другие входы элемента И 20 пода ются сигналы с выходов элементов НЕ 19и 21. Выходной сигнал элемента И 20подается на входы элементов И-2.2 и 25. Сигнал на втором входе элемен- та И 22 с выхода дещифратора 23 равен нулю, при условии, что отображающая точка с координатами (Xj &Х , 5 МО КС является точкой R, т. е. что содержание счетчика 35 больше еда ницы. Тогда на второй вход элемента И 25 подается неравный нулю сигнал с выхода инвертора 24. Выходной сигнал элемента И 25 через элемент ИЛИ 26 пода ется на вход элемента И 37, на второй вход которого с первого выхода логического блока 4 подается сигнал. Выходной сигнал элемента И 37 подается на сум- мирутощий вход реверсивного счетчика 1 и на третий вход блока вычислений Ю. Выходной сигнал элемента ИЛИ 26 через элемент ИЛИ 4О подается на запрещающий вход элемента Запрет 9, Затем цикл определения координат граничных точек продолжается аналогично. Если при очередном изменении параметров Х и Х2 содержимое счетчиков 1 и 2 равно ,,H и отображающая точка с координатами Х - ,ц(., Х2 (.находится в области Q, то сигналы с выходов последних разрядов реверсивных счетчиков 1 и 2 подаются на соответствующие входы элементов И 13, 20, 14, 27 и 15 блока обхода по контуру 11. При этом появится сигнал только на выходе элемента И 14, который через элемент ИЛИ 32 подается на первый вход элемента И 38, на второй вход которого подается сигнал с первого выхода логического блока 4. Выходной сигнал И 38 подается на шестой вход блока вычислений 10 и на вычитающий вход peBepcviBHoro счетчика 2. Выходной сигнал элемента ИЛИ 32 через элемент ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9, Сигналом на щес- том входе блока вычислений 10 он подготавливается к выдаче сигнала (-дХ) при условии, что сигнал подан на его второй вход, В реверсивном счетчике 2 запшиется число Х2 2маис - 2 отображающая точка с координатами X и Xi Х2ДДОЦ.С-ДХ2 находится в области Q и она не является точкой R, то появляется сигнал только с выхода послещ ©го разряда реверсивного счетчика 1, который подается на соответствующие входы элементов И 14, 27 и 15. Не другие входы элемента И 27 подаются сигналы с выходов элементов НЕ 21 и 28. Выходной сигнал элемента И 27 поддается на входы элементов И 29 и 31. Сигнал на втором входе элемента И 29 равен нулю. На второй вход элемента И 31 подается сигнал с выхода элемента НЕ ЗО. Выходной сигнал с выхода эл&мента И 31 через элемент ИЛИ 32 подается на первый вход элемента И 38, на второй вход которого подан сигнал с первого выхода логического блока 4. Выходной сигнал элемента И 38 подается на шестой вход блока вычислений 10 и на вычитающий элемент реверсивного счетчика 2. Выходной сигнал элемента i ИЛИ 32 через элемент ИЛИ 4О подае ся на запрещающий вхсц элемента Запрет 9. Затем цикл определения коороинат граничных точек повторяется. Поиск граничных точек начинается, когда в реверсивных счетчиках I и 2 записаны значения , Если отображающая точка с координатами Х Ximanc X2 находится в области G, то сигналы с выходов последнего разряда реверсивного счетчика 1 и первого разряда реверсивного счетчика 2 .,. . подаются на соответствующие входы элементов И 15, 27, 14 , 12 и 33. При этом появляется сигнал с выхода элемента И 15, который через элемент ИЛИ 34 подается на первый вход элемента И 39, на второй вход которого подается сигнал j с первого выхода логического блока 4.Сиг- нап с выхода элемента И 39 подается на четвертый вход блока вычислений 10 и на вычитающий вход реверсивного счет чика 1. Выходной сигнал элемента ИЛИ 34 через элемент ИЛИ 40 подается на запрещающий вход элемента Запрет 9, затем цикл определения коорд11нат граничных точек повторяется. Если координаты 1Х)чкн R равны соответственно Xj . 2мин Х2|цд(,(см. фиг. 36), то появится сигнал с выхода первого разряда реверсивного счетчика 1, который подается на соответ ствующие входы элементов И 14, 27, 15. На другие входы элемента И 27 подаются сигналы с выходов инверторов . 21 и 28. Выходной сигнал элемента И ,27 подаеч-ся на входы элементов И 29 и 31. На второй вход элементов И 29 подается сигнал с выхода дешифратора 23, так как содержимое счетчика 35 равно единице. Сигнал с выхода эпемеНта И 29 через элемент ИЛИ 34 подает ся на первый вход элемента И 39, на второй вход которого подан сигнал с пер вого входа логического блока 4. Сигнал с выхода элемента И 39 подается на вычитающий вход ревэрсивного счетчика I и на четвертый вход блока вычислений Ю. Выходной сигнал элемента ИЛИ 34 через элемент 40 подается на запр щающий вход элемента Запрет 9. Сигналом на четвертом входе блока в№числений 10 он подготавливается для выдачи сигнала С+ЛХ) при условии, чт по явнтся сигнал на его втором входе (см. фиг. 36). Затем блок вычислений ДО работает по алгоритму, который привваен на фиг, 4. Затем цикл опрецеления координат rpaiffl4Hbix точек повторяется. 7 112 Если координаты точки R равны соот ветствешо (V.c Х2мачс( см. фиг. Зв), то появится сигнал с выхода последней ячейки реверсивного счетчика 2, который подаетя на соответствующие входы элементов И 13, 20 и 14. На другие входы элемента И 20 поданы сигналы с выходов элементов НЕ 19 и 21. Сигнал с выхода элемента И 2О подается на первые входы элементов И 22 и 25. На второй вход элемента И 22 подан сигнал с выхода дешифратора 23, так как содержимое счетчика 35 равно единице. Сигнал с выхода элемента И 22 подается через элемент ИЛИ 32 на вход элемента И 38, а через элемент или 34 на вход элемента И 39. На вторые входы элементов И 38 и 39 подан сигнал с первого входа логического блока 4. Сигнал с выхода элемента И 38 подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 2 и на, шестой вход блока вычислений 10, сигнал с выхода элемента И 39 подается на вычи- тающий вход реверсивного счетчика 1 на четвертый вход блока вычислений Ю. Сигналы с выходов элементов ИЛИ 32 и 34 через элемент ИЛИ 4О подаются на запрещакацийвход элемента Запрет 9. Когда в блоке вычислений 10 появляются сигналы на его четвертом и шестом входах осшовременно, то ценные сигналы поцготавливают блок вычислений 10 для выдачи сигнала (+ДХ) при условии, появления сигнала на его втором входе. В дальнейшем блок вьпшслений Ю работает по алгоритму, приведенному на фиг. 4. Затем цикл определения координат граничных точек повторяется. Как только отображающая точка перейдет снова в точку (см. . 3), то блок памяти 6 выработает сигнал совпадения, по которому в счетчик 3 будет записана единица, подается сигнал с блока переключений 8, реверсивные счетчики 1 и 2 устанавливаются в исходное положение. Цикл определения границы области f работоспособности при других значениях Х в плоскости параметров Xj, Xj повторяется аналогичным образом. В результатеприменения данного устройства расширзпотся функциональные возможности устройства за счет опрецеле KRS- тех областей работоспособности Q в пространстве первичных параметров, котфые примыкают к границе области допустимых значений первичньцс. параметров. 13 Формула изобретения Устройство ОЛЯ определения границы области работоспособности технических объектов. по авт. св. N9 551614, о т- пинающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно пополнительно соцержит элемен Запрет и блок изменения параметров, первый и второй вхоцы которого соедине ны соответственно с выходами первого и послесщего разрядов первого рюверсив ного счетчика, третий и четвертый входы - с выходами первого и последнего разрядов второго реверсивного счетчика пятый - с разрешающим входом элемента Запрет и первым выходом логического блока, первый, второй, третий и четвертый выходы блока изменения пара 114 метров соединены соответственно с треть-им, четвертым, пятым и шестым входами блока вычислений отклонений.параметров, пятый с запрещающим входом элемента Запрет, шестой - с третьим входом блока памяти, первый выход блока изменения параметров соединен соответственно с суммирующим, а второй выхоц с вычитающим входами первого реверси&ного счетчика, третий выхоц - с суммирукедим, а четвертый выхоц - с вычитающим входами второго реверсивного счет-г чика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР N9 551614, кл. G 05 В 23/О2, 1975 (прототип).

Ото9ра в1«ша иютв netttitMee t «{ласте fefcinveHtnSntwm

ff/m /wxe/mee mnfM IM ffSeemti fttSemoenocplMefmi