Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов Советский патент 1980 года по МПК G07C3/06 

к единичньм выходам соответствующих разрядов двоичного п-разрядного счет чика, а выходы - к первым входам соответствующих п сумматоров, ко вторым входам которых подключены подвижные контакты и потенциометры, выходы сумматоров соединены с соответствую1чими входами логического и реги стрирующего блоков, выход логического блока соединен с (n-l)-M входом регистрирующего блока и с первым вхо дом генератора линейно-возрастающего ступенчатого напряжения, ко второму входу которого подключен выход элемента задержки, выход регистрирующего блока подключен ко входам двоичного п-разрядного счетчика и элемента задержки з . Недостатками данного устройства являются: необходимость априорного знания . координат начальной рабочей точки внутри .области работоспособности; недостаточное быстродействие, обу словленное тем, что в одном цикле измерения определяется лишь одна точ ка, лежащая на границе области работоспособности;при определении контрольных допусков на первичные параметры определяющие работоспособность объекта, данным устройствам требуется проделать циклов определения гранич ных точек, чтобы определить граничные значения первичных параметров, лежащих на границе допусковой облас Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей и повышение быстродействия устройства. Эта цель достигается тем, что в устройство-для определения границы области работоспособности технических объектов, -содержащее генератор линейно-падающего ступенчатого напряжения, п первых блоков установки допусков, шины питания которых подключены к первсшу и второму выходам генератора линейно-возрастающего сту пенчатого напряжения, входы - к единичньви выходам соответствую1дих разрядов двоичного п - разрядного счетчика, а выходы - к первым входам соответствующих п сумматоров, выходы сумматоров соединены с соответствующими входами логического и регистрирующего блоков, выход логического блока соединен с {п + 1)-М входсм регис рирующего блока, введены дополнитель но п вторых блоков установки допуско шины питания которых подключены к выходам генератора линейно-падающего ступенчатого напряжения, входы - к нулевьм выходам соответствующих раз рядов двоичного п-разрядного счетчика, а выходы - ко вторым входам соответствующих сумматоров, ко входу двоичного п -разрядного счетчика по соединен третий выход генератора ли нейно-возрастающего ступенчатого на пряжения, входы генераторов линейнопадающего и линейно-возрастающего ступенчатых напряжений подсоединены к выходу логического блока. На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для определения раницы области работоспособности технических объектов; на фиг. 2 - схема блока установки допусков/ на фиг. 3график зависимости от времени выходных напряжений генераторов линейно-ступенчатого напряжения; на фиг,4график процесса построения границы области работоспособности в двухмерном пространстве первичных параметров; на фиг, 5 - геометрическая интерпретация процесса определения допусков на первичные параметры методом диагоналей. На фиг. 3-5 приняты следующие обозначения: Ч| (t) t - выходные напряжения генератора линейно-возрастакмцего ступенчатогр напряжения (ГЛВСН) в функции времени, где t - текущее время(04141); V(t)(1-t) - выходное напряжение генератора линейно-пгщающего ступенчатого напряжения (ГЛПСН) в функции времени f t, ... - моменты времени, с которого выходные напряжения ГЛВСН и ГЛПСН в течение времени Д остаются постоянньйда} , ,.. - мсяленты времени, при которсм V,(t) , г-Де п,о,хмаксимальное значение V, (t) и исходное значение V,j(t)-, t , моменты времени начала работы ГЛВСН и ГЛСПН . Х „,- соответственно миниInTSrt , Т VTIUIIb мальное и максимальное допустимые значения первичного параметра гуу.« Ч««5Г соответственно минимальное и максимашьное допустимые значения первичного параметра х-; Зч ( Т л° c , Xj,) , ,i ,. координаты граничных значений первичных параметров, Р - область допустимых значений первичных параметров, ограниченная минимальными и максимальными допустимыми значениями первичных параметров;G - область работоспособности технического объекта, т.е. множество физически реализуемых значений перви ных параметров, при которых удовлетворяются требования, предъявляемые к техническому объекту; О - допусковая область, при нахождении внутри которой первичных параметров в процессе диагностирования технический объект считается работоспособньм. Устройство содержит генераторы линейно-возрастающего 1 и линейнопадающего 2 ступенчатых напряжений, 2 п блоков 3,4 установки допусков, двоичный п-разрядный счетчик 5, логический блок 6., регистрирующий блок 7, п сумматоров 8.

Шины питания п блоков 3 установки допусков подключены к первому и второму выходам генератора 1 линейновозрастаквдего напряжения. Шины питания п блоков 4 подключеньа к первому и второму выходам генератора 2 линейно-падающего напряжения. Входы п блоков 3 установки допусков соединены с единичными выходс1ми, а входы п блоков 4 установки допусков соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядов двоичного п-разрядного счетчика 5. Выходы 2 п блоков 3 и 4 установки допусков подключены к соответствующим входам сумматоров 8, выходы которых соединены с соответствующими входами логического 6 и регистрирующего 7 блоков. Входы генераторов линейно-возрастающего 1 и линейно-падающего 2 ступенчатых напряжений, (п+1)-ый вход регистрирующего блока 7 подсоединены к выходу, логического блока 6. Ко входу двоичного п-раэрядного счетчика 5 подсоединен третий выход генератора 1 линейно-возрастаюгцего ступенчатого напряжения.

Блок установки допусков фиг,2 содержит потенциометр 9 с двумя подвижными контактами 10, 11 и ключ 12. Входы ключа 12 соединены с подвижньвл контактом 10 и с соответствующим выходом соответствующего разряда счетчика 5.

Устройство предназначГено для определения координат граничных точек области работоспособности G, под которой понимается множество значений первичных параметров, при которых удовлетворяются требования, предъявляемые к техническому объекту, т.е. выполняются условия

f(X,X,....X,...,X)4B

де X (i 1 , n) текущее значение i-го первичного параметра, число первичных паn раметров ,

а,в векторы, определяющие предельные значения функции работоспособности, называемые условиями работоспособности, т.е. ограничения, накладываемые на выходные параметры объекта, нарушение которых приводит к потере работоспособности;

f - функция работоспособности, которая определяет назначение объекта и изменяется в заранее заданных пределах, называемых условиями работоспособности.

Принцип работы предлагаемого устройства состоит в реализации зависимости всех первичных параметров, оп0ределяющих работоспособность технического объекта, от одного дополнительного параметра t в соответствии с уравнениями

ri x

(i-t; C-i)

iwin - imoiK

15

или

iino.ir 4r«if,-(--t). U)

0 где Xj

у imax

- соответственно миimtMнимальное и максимальное допустимые значения i-го {i 1,п) первично5го параметра t - безразмерный параметр, изменяющийся от О до 1.

Граничные значения первичных параметров находятся-при решении урав0нений

f()a (3)

или

(Я 6 (4)

относительно одного неизвестного t,

5

где ..-M-Zf f V ,

Векторные выражения (3) и (4)справедливы только для непрерывных объектов и представляют собой совокупность прямых, соединяющих противо0положные; вершины гиперпараллелепипеда Г, не имеющих общих координат друг с другом. Гиперпараллелепипед Р задается значениями Х. и Число таких прямых равно З.

Координаты граничных точек об5ласти работоспособности находятся по выражению

. {i-U

i irnOY imin

0

или

.).

i imaK

где решение уравнения (3) или (4)

Устройство работает следующим, образом.

В i-м блоке 3 и 4 установки допусков { i 1 ,ТГ) при помощи подвижного

сонтакта 10 устанавливается нормированное значение первичного параметра, равное X.J ; , а при помощи подвижного контакта 11 - нормированное значение первичного параметра, равное X.;rogj.

При помощи логического блока б реализуется функция работоспособности f , В исходном состоянии в счетчике 5 записано число, равное нулю. Поэтому сигнал на единичном выходе каждого разряда счетчика 5 равен нулю ((, 1 Т, п), а сигнал на нулевом выходе каждого разряда счетчика 5 равен единице (U4 1. i Г,п). Следовательно, ключ 12 в каждом блоке 3 установки допусков закрыт, а JB каждсян блоке 4 установки допусков ключ 12 открыт. На выход каждого блока 3 уставовки допусков подается сигнал с контакта 11, а на выход каждого блока 4 установки допусков подается сигнал с контакта 10. Таким образом, на потенциометрах 9 блоков 3 установки допус ковустанавливается комбинация параметров Х,, , Х., . а на потенциометрах 9 блоков 4 установки допусков устанавливается кетлбинация допусков . ЧпАйг ИПЙИЗатем на генераторы 1 и 2 подается сигнал Пуск. Генераторы начинают вырабатывать сигналы, графики которых изображены на фиг, 3. При этом Чиах на выходе i-го сумматора 8 получают величину х,„,- V,(i)x,.x.i-t), которая подается на вход логического блока 6, реализукадего функцию работо способности f f (iri,fi.-,fi,-.-Сигналы V(t) и Vj(t) изменяются до тех пор, пока значение функции f не станет равным предельнс 4у значению. В момент равенства функции f предельному значению (например в момент вре мени t 1 f а) на выходе логического блока 6 появляется сигнал, который подается на входы генераторо 1 и 2 и на ()-й вход регистрирующего блока 7. При появлении данного сигнала выходные сигналы генераторов 1 и 2 в течение времени д остаются постоянными (фиг.З), регистрирующий ,блок 7 в течение интервала времени д фиксирует координаты (фиг.4) первой точки, лежащей на границе област работоспособности ) л Иц.Чи- .x И1 В момент времени генератор вновь начинают работать, изменяя неличину t. Аналогично при в момент вре мени t toT течение времени а регистрируются координаты (фиг.Ф) второй точки, лежащей на границе обасти работоспособности N )i.t« imin i . Процесс определения граничных точек области работоспособности продолжается до Таким образся, за один цикл измерения (t, - t определяются две граничные точки. В момент времени, когда V, жах с выхода генератора 1 на вход счетчика 5 подается импульс,благодаря чему в нем записывается двоичное число , равное 1. На единичном выходе первого разряда счетчика 5 появляется сигнал ()г который подается на вход ключа 12 блока 3 установки допусков. На выход первого блока 3 установки допусков подается сигнал с контакта 10. Таким образом, на потенциометрах 9 блоков 3 установки допусков устанавливается следукядая комбинация параметров K, (Х,„ ,х.- inia,,- и mow Сигнал на нулевом выходе первого разряда счетчика 5 станет равным нулю (й о). Ключ 12 первого блока 4 установки допусков закрывается. На выход первого блока 4 установки допусков подается сигнал с контакта 11. Таким образом, на потенциометрах 9 блоков 4 установки допусков устанавливается следукнцая комбинация пара ® P°s a-e rXit iwcBf/liwr r- /imint- п «) Затем в момент времени tj, генераторы 1 и 2 вырабатывают сигналы V.(t) и (t) соответственно, и цикл работы устройства повторяется. Общее количество циклов работы устройства равно . Устройство продолжает работать до тех пор, пока не будут определены 2 точек, лежащих на границе выпуклой области работоспособности. Если область работоспособности имеет сложную форму, то количество определенных граничных точек будет П1 евышать 2 . Соединяя эти точки, получаем гра-ницу области работоспособности в виде многогранника, который лежит в области допустимых значений Р. Предлагаемое устройство может использоваться для определения допусков на первичные параметры. Предположим, что область G имеет форму, приведенную на фиг. 5. Тогда при использовании данного устройства найденные сразу граничные точки и Х определяют допуски DX и bx, на первичные параметры, которые определя ются по Формуле DX-X -X N-NII I1 .l Если при диагностировании ( .V . ЧСЧ vv-и /у / Ч.- ( -(Ц. )t-,4X% Чг то объект считается работоспособным В результате применения предлага мого устройства за счет некоторого усложнения его аппаратурной реаьпнза ции по сравнению с известным повыша ется быстродействие процесса определения границы области работоспособности непрерывных технических объ ектов и процессов, что способствует сокрсицению реагирования на различного рода кризисные ситуации, например отказы, возникающие в объекте. Формула изобретения Устройство для определения границ области работоспособности технически объектов, содержащее генератор линей но-падающего ступенчатого напряжения п первых блоков установки допусков, шины питания которых подключены к пе вому и вторхэму выходам генератора л нейно-возрастающего ступенчатого на пряжения, входы - к едйничньм выходам соответствующих разрядов двоичного п-разрядного счетчика, а выходы - к первьм входам соответствующих п сумматоров,выходы которых соединены с соответствую яими входами логического и регистрирующего блоков, выход логического блока соединен с (п-И)-м входом регистрирующего блока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия устройства, оно содержит п вторых блокоув установки допусков, шины питания которых подключены к выходам генератора линейно-падающего ступенчатого напряжения, входы - к нулевым выходам соответствующих разрядов двоичного п-разрядного счетчика, а выходы - ко вторь входам соответствующих сумматоров, ко входу двоичного п-разрядного счетчика подсоединен третий выход генератора линейно-возрастающего ступенчатого Нсшряжения, входы генераторов линейно-возрастающего и линейнопадающего ступенчатых напряжений подсоединены к выходу логического блока. Источники инфоЕ 4ации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 551614, кл. G 05 В 23/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 558280, кл. G 05 В 23/02, 1975. 3.Авторское свидетельство СССР 561190, кл. G 05 F 15/46, 1975 (прототип).

If

ТТТГ

......и ... - ,

fr «Г , t ;.,-.

(pat.Ч

г

/Bil7