Устройство для диагностики неисправностей технических объектов Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 G06F17/00 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для использования в контрольно-диагностических системах. Известное устройство для диагностики неисправностей технических объектов l не обладает достаточной точностью и надежи остью из-за малой функциональной обеспеченности устройства. Наиболее близким к изобретению тохинческнм решением является устройство для диагностики неисправностей технических объектов, содержащее подключеннъй ко входу устройства первый логический блок, соединеннъй через формироваг;ель координат распознаваемого вектора, другие входы которого подключены к первым въкодам блока управления и первого блока памяти, с первым входом формирователя вектора сопоставления, подключенного другими входами ко вторъш въсходам бло ка управления и первого блока памяти и выходом - к первому входу первого счетчика, соединенного вторым входом и въкодом со вторым выходом и первым входом блока управления соответственно непосредственно и через включенные последовательно первъ1Й компаратор, другие входы которого соединены с третьими входами блока управления и первого блока памяти, второй счетчик, подключенный другим входом к третему выходу блока управления, и второй компаратор, подключенный другим входом к четвертому выходу блока управления, пятъй, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно, с блоком индикации, .входами первого и второго блоков памяти, другим входом первого логического блока и, через второй логический блок, - с въгходом устройства, не обладающее повъгшенной точностью и надежностью из-за неучета в его функциональной схеме факторов отклонения распознаваемого состояния объекта от эталонного, обусловленного действием случайных факторов. 2J . Цель - повышение точности и надежности устройства.. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит вычислительный блок, соединенный первым входом и выходом с выходом и другим входом второго блока памяти, а другими входами с вькодом формирователя координат распознаваемог о вектора и десятым выходом блока управления, третий счетчик, элемент Запрет н третий компаратор, подключенньй входами ко второму выходу вычислительного блока, десятому выходу блока управления и четвертому выходу первого блока памяти и выходом, через элемент . Запрет - ко второму входу блока управления, одиннадцатый выход которого через третий счетчик соединен с другим входом элемента Запрет, На чертеже показана функциональная схема устройства, где 1-обьект контроля 2-первый логический блок, 3-формирователь координат распознаваемого вектора, 4-первый блок памяти, 5-формирователь векторов сопоставления, 6-первый счетчик, / -второй блок памяти, 8-второй логический блок, 9-блок индикации, 1О-бло управления, 11-третий счетчик, 12-вьгчи& лительный б;7ок,13-третий компаратор, 14-элемент Запрет, 15-первый компаратор, 16 - второй счетчик, 17 - второй компаратор. Устройство работает следующим образом. в исходном положении объект контроля 1 не функционирует. Первый логический блок 2, формирователь координат распознаваемого вектора 3, формирователь векторов сопоставления 5, счетчик 6, второй блок памяти 7, второй логический блок 8 блок индикации 5, блок управления Ю, вычислительный блок 12, третий компара тор 13, первьш компаратор 15, второй счетчик 16 и второй компаратор 17 находятся в нулевом состоянии, элемент Запрет 14 заперт. По команде блока управления 10 второй логический блок 8 вьфабатывает иницирующее воздействие на объект контроля 1, информация о состоянии которого поступает на первый логический блок 2, где она преобразуется к виду, удобному для дальнейшей обработки, и затем посту пает Б формирователь координат распознаваемого вектора 3. Координаты распоз наваемого вектора принимают единичное значение, если соответствующий контролируемый параметр находится в допуске 1и.нулевое значение в обратном случае. начения допусков контролируемых параметов поступают в блок 3 из первого блока амяти 4, являющегося ДЗУ (долговреенным запоминающим устройством). Facознаваемьй вектор далее поступает на ход ч формирователя векторов сопоставения 5 и -на вход вычислительного блока 12. В блоке 12 при каждом испытании ычисляется статистика Sy, , характеизующая статистические свойства распозаваемого состояния. В качестве такой арактеристики может быть использована татистикавида Ку, пгде 4, - число единиц в векторе, полученном при Ул -ом испытании; V.j - выборочное среднее и выборная дисперсия, определенные за п испытаний. Преимущество статистики вида (1) состоит . в том, что она инвариантна к законам распределения вероятностей. Вычисленная ка данном испытании статистика Sy сопоставляется в блоке 13 с экстремальными статистиками Sy, , полученными на этапе обучения для каждого из распознаваемых состояний. Поиск ближайшей к Sy статистики S, осуществляется следующим образом. .На подготовительном этапе упорядоченные по возрастанию статистики S, разбивают на интервалы, границы которых делят расстояние между статистиками на числовой оси пополам. Затем в ДЗУ записывают последовательно значения границ интервалов. Таким образом, определение экстремальной статистики, ближайшей к текущей, сводится к определению интервала, в которой попадает статистика 5уд . С этой целью по команде блока управления 10 из ДЗУ 4 последовательно поступают в дополнительном коде значения границ интервалов в третий компаратор (блок сопоставления статистик) 13, где они поочередно суммируются с текущим значением статистики Sy. Когда значение границы интервала превышает значение статистики Sy., , с знакового триггера сумматора в блоке 13 на элемент Запрет 14 поступает отпирающий ее сигнал и содержимое счетчика интервалов 11 поступает на дешифратор блока управления Ю. Затем по команде блока управления 10 во второй блок памяти 7, являющийся ОЗУ (one57ративное запоминающее устройство), записываются из блока 12 .выборочные среднее и дисперсия, запрещается переда ча из ДЗУ 4 D блок 13 значений интервалов, блоки 11,12 и 13 переводятся в нулевое состояние, из ДЗУ 4 в формирователь векторов сопоставления 5 поступает значение эталонного (детермиро;ванного) вектора состояния, находящего;ся во взаимнооднозначном соответствии с выбранной статистикой Sy , и в Первый компаратор 15 - кодовое расстояние dp , определенное из условия непересекаемости классов распознавания . по формуле где - мдаимальное кодовое расстоя ние (Хемминга) между эталонными векто рами всех классов. Блок 5 представляет сумматор по м дулю 2, в котором происходит сложение распознаваемого и эталонного векторов. Далее счетчик единичных координат суммы 6 определяет кодовое расстояние А между этими векторами, которое поступа ет в первый компаратор 15, где сравнив ется с кодовым расстоянием dg . Если с do , то распознаваемьпй вектор относится к классу эталонного вектора, т.е. принимается положительное решение. Таким образом, при каждом испытании окончательно принятые решения о классификации распознаваемого вектора осуществляется первым компаратором 15 до детерминированному правилу« Так, если сЗ сАр , то процесс распознавания продолжается , хотя статические характе ристики сравниваемых состояний являются наиболее близкими. Введение такого приоритета детерминированного решающего правила перед статистическим позволя ет получить достоверность распознавания близкую к единице. В силу того, что объект контроля подвержен влиянию случайных факторов, однократного принятия решения недостаточно. С этой целью введен второй счетчик 16, предназначенный для суммирования числа положительных решений и второй компаратор 17, сравнивающее содержимое счетчика 16 с содержимым счетчика числа испытаний, находящимся в блоке управления Ю. HatipHмер, если положительные решения были зафиксированы более чем в половине испытаний, то на выходе компаратора 17 будет сигнал единичного уровня, поступающий в блок управления Ю, который вы77.6 дает на блок индикации 9 информацию о распознанном состоянии объекта контроля и команду об окончании распознавания. Если на выходе компаратора 17 будет сигнал нулевого уровня, блок управления 10 через время, определенное задатчиком времени, выдает команду на повторное испытание. .. Блок управления Ю регулирует работу всего устройства диагностики и включает в себя генератор тактовых импульсов, счетчик числа испытаний, задатчик времени и логическую часть. Предлагаемая схема характеризуется по сравнению с известньгми (в том. числе и прототипом) высокой достоверностью диагнозаJ близкой к единице. Указанное достоинство и относительная простота предлагаемого устройства открывает широкие возможности его использования для решения задач автоконтроля сложных обьектов, подверженных влиян5по случайных факторов.При этом используемая в устрой- сгве 1штервальная оценка порядковых статистик позволяет обходиться без информа ции о законах распределения вероятностей случайных величин, получение которых на практике часто невозможно или связанос большими затратами. Формула изобретения Устройство для диагностики неисправностей технических объектов, содержащее подключенный ко входу устройства первый логический блок, соедитшнный через формирователь координат распознаваемого вектора, другие входы которого подключены к первым выходам блока управления и первого блока памяти, с первым входом, формирователя векторов сопостав- ления, подключенного другими входами ко вторым выходам блока управления и первого блока памяти и выходом - к пер вому входу первого счетчика, соединенного вторым входом и выходом со ВТО- рьш выходом и первым входом блока управления соответственно непосредственно и, через включенные последовательно первый компаратор, другие входы которого соединены с третьими выходами блока управления и первого блока памяти, второй счетчик, подключенньтй другим входом к .третьему выходу блока управления,, и второй компаратор, подключенный другим входом к четвертому выходу блока управления, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятыйвыходы которого соединены соответственно с блоком индикации, входами первого и второго блоков 7 памяти, другим BXonoS-i первого логического блока, и через второй логический блок - с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, оно содержит вычислительный блок, соединенный первым входом и выходом с выходом н другим входом второго блока памяти, а другими входамис выходом формирователя координат рас познаваемого вектора и десятым выходом блока управления, третий счетчик, рлемент Запрет и третий компаратор, подключенный входами ко второму выход вычислительного блока, десятому выходу 78 блока управления и четвертому выходу первого блока памяти и выходом, через элемент Запрет - ко второму входу блока управления, одиннадцатый вькод которого через третий счетчик соелинен с другим входом элемента Запрет. Источг ики информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кузьмин И. В. Оценка эффективности н оптимизации АСУ. М., Советское радио, 1975, с. 22. 2. Шибанов Г. П. Распознавание в системах автоконтроля. М., Машиностроение, 1973, с.309 (прототип).