Устройство для диагностирования апериодических звеньев Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к йонтрояю регулирующи управляющих систем и может быть использовано, в частности для контроля и диагностики апериодических звеньев, входящих в состав систем автоматического управления. Известны различные устройства ксмтроля и диагностики системы автоматического управления, например устройство для функционального конт роля систем управления.. Принцип работы этого устройств заключа ется в использовании динамической Модели oiстем управления, подключаемой параллельно проверяемой шстеме с посл«душшм бравиеиивм :их выходов 1. Не достатком этого устройства является невозможность определения места иеис11рав.ности. Также известно устройство для коррекции гаеньев в системе автомагачежого регулирования. Устройство содержит два избыточных звена, выходные сигналы которых сравниваются с линейными комбинация1 га выходных скгналов проверяемых звеньев, в результате чего определяется номер неисправного звена Ш. Недостаток устройства - невозможное лркализа Ши неисправности внутри звена. Наиболее близким техш1ческим решением к предлагаемому является устройство для диагностики и коррекции ошибок апериодических звеньев системы автоматического регулирования. Устройство садер)в1Т реле, контакты которых включены в цепь питания лампочек, два апериоди)еских (интегриру ашх) звена н четыре сумматора. Входы первых даух сумматоров соешпенысо входами и выходами проверяемых Ш е1 1Ьдическйх звеньев. Выход каждого уз этих cjrfttMatopoiB cdenitH6H со входом соответствующего а{1ёрйошг ского звена, входы f yrtxa сумматО{ю& соединень с выходакга anepaoJQwndcKoro звена. Выхода зтнх сумматоров соединены с обмотками реле, причем выход ojEWoro из суммитороз соединен через нор1«шыю замкнутые контакты реле с корректируЮЩИ1ИИ сумматорами.г При пояалейяй однократной неишравностн появляются кош льные сигналы At н Aj, отличные от нуля, в результа1е-; чего срабатыв&ют реле, через контакты которых зажигаются сигнальные лампочки, указывающие номер отказавшего блока, а также ос)ацествляется коррекция искаженного сигнала с помощью одното из корректирующих сумматоров/Таким образом устройство позволяет определить номер неисправного блока и осуществить erd коррекцию, оДшико не дает возможности . локализо- вать неисправность в пределах этого блока 3. Недостатком этого устройства является ограниченная глубина койтроля. Цель изобретения - расщирение функционал нь1Х возможностей устройства путем определения не только номера неисправного звена из группы проверяемьгх заеньез, но и указа1гая ви да и места неисправности внутри данного звена с точностью до его постоянной времени и козффициента усиления. Поставленная цель достигается тем, что устройство для диагностирования апериодических звеньев, содержащее сумматоры и интегрирующие звенья, причем входь первого сумматора соединены со входами и выходами апериодических звеньев, а выход через первое интегрирующее звено - с первым входом второго сум матора, BTopbie входы которого соединены с вы ходами апериодических звеньев, содержит генеpiaTop тактовых импульсов, восемь вентилей, счетчик, триггер, два комл утатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейной зависимости сигнала, причем генератор тактовых импульсов соединен через последовательно вклю ченные первый и второй вентили и счетчик с триггером, нулевой выход которого «жязан с управляющими входами третьего, четвертого и пятого вентилей, а еданщчный выход - с управляющими входами шестого, седьмого и вось мого вентилей, сигнальные входы ШрвЬто коммутатора соединены с выходами апериодических звеньев, а выход через четвертый вешяль с первым входом третьего .сумматора, сигнальные вХоды второго; коммутатора со входг ми апериодияеоквх Звеньев, а выход через посяедоватеяьно включенные второе HHTei ni ющее звено и седьмой вентиль - со вторым входом третьего сумматора, сш-нальные входы третьего и шестого вентилей соединены с выхо дом второго вентиля, а выход - с уараАяяюошми входами соответственно первого и вюрого коммутатора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом первого веншля, с. сигнальным в)тдом пятого вевшля и через дифференф рующее звено - с шгашшым входом восьмого вентиля, выходы neiotY) и восьмого вентилей съязавы со входвмя четвертого сумматора, выхода третьего и четвертого сумматоров соединены со входами бжжа проверки линейной завиошости ошшгов, выход которого подключи к управляющему входу второго вентиля. На чертеже представлена блок-схема устройства для диагностирования апериодических звеньев. ., ., Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, второй сумматор 2, счетчик 3, триггер 4, первый коммутатор 5, первое интегрирующее звено 6, первый сумматор 7, дифференцирующее звено 8, блок 9 проверки линейной зависимости сигнала, второй коммутатор 10, третий И ичетвертый 12 сумматоры, второе интегрирующее звено 13, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятьй 18, шестой 19, седьмой 20 и восьмой 21 вентили, & также апериодические звенья 22. Устройство работает следующим образом. Объект контроля содержит п апериодических звеньев 1 1,П соединенных произвольным образом. Здесь х %.У-; входной и выходной сигналы i-ro таена; а. и Ц -.- его коэффициент усиления и постоянная времени соогветственно. Входн1.1е и выходные сигналы контролируемых апериодических звеньев складьшаются с определенными коэффициентами сумматором 7 i сумма интегрируется при помощи звена 6, на выходе которого фор лируется сигопределяемый выражением h V-t-iS i HNb Этот сигнал поступает на сумматор 2, где складьшается с ВЫХОДНЫАФН сигналами контролируемых звеньев 22. При правильной работе всех звеньев 22 выходной сигнал сумматора 2, который формируется в соответствии с выражением: -,. . , Это доказывается следуюншми выравен нулю, кладками (.-a.x.b (,4i.,P-),.) f(-i-t,..l)o. При этом вентиль 14 заперт, счетчик 3 и риггер 4 находя:тся в нулевом состоянии и стройство не работает. Рассмотрим ненсаравности звеньев, связанле с. отклонением коэффициентов а и Ь., от их номинальных значений, причем будем считать, что неисправен только один из коэффициентов а; , Ц и, что входные сигналы звеньев имеют разную форму. Нарушение последнего условия приводит к появлению неразличимых ошибок. При отклонении постоянной времени i-ro звена 22 на величину ДЬ,- const от номинала сигнал А принимает значение Д ДЬ,. у/, где у. - выходной сигнал i-ro звена при наличии неисправности. Следовательно, в данном случае вид сигнала Д(г) совпадает с видом выходного сигнала неисправного звена yf (t), отличаясь от него только постоянным множителем ДЬ.. При отклонении коэффициента усиления i-ro звена на величину Аа const от номинала сигнал Д принимает значение л да,.х. Следовательно, в да1шом случае сигнал Д(t) совпадает по виду с проинтегрированным входным сигналом i-ro звена, отличаясь от него только постоянным множителем Aaj. Таким образом, сравнивая сигнал Д поочередно с сигналами у и проинтегрированны.р можно определить номер неми сигналами х исправного звена 22 и заказать искаженный коэффициент Bj юга bj, что ocJщecтвляeтcя следующим образом. При возникновении неисправности на выходе сумматора 2 появляется сигнал, отличный от нуля , вентиль 14 отпирается и пропус кает импульсы с генератора 1, которые поступают на счетичк 3. Пока число импульсов, постзшивших на счетчик, меньше п, триггер 4 находится в нулевом состоянии и его выходны сигналы равны Т О, Т 1. При этом откры ты вентили 17, 18 и вентиль 16, через который импульсы с генератора 1 поступают на управляющий вход коммутатора 5. Благодаря этому на вход блока 9 поступают следующие сигналы Zi и Z2. Zi Vj; I 1. 2 n, 22 Д и осуществляется их сопоставление. Если при некотором t оказывается, что сигналы Д и Vj линейно зависимы (пропорциональны), то на : выходе блока 9 вырабатывается сигнал (в остальных случаях он равен единице), который закрьшает вентиль 15, прекращая тем самым .поступление импульсов от генератора 1 на Ьход счетчика 3 и коммутатора 10. Содеряопяо счетчика 3, а также состояние коммутатора 10 однозначно указьтают индекс i неисправной па стоянной времени bj. Если отклонений постоянной времени .нет, а искажен один из коэффициентов а, то про цесс диагностирования продолжается п -f- тактов. При этом на п-м такте по сэтяапу со 84 счетчика 3, триггер 4 переводится в состояние 1, в результате чего вместо вентилей 16-18 открьтаются вентили 19-21. Теперь блок 9 анализирует пропорциональносп сигналов Zj и Z2 i V|r:i ..-rx- 2,, -p- , что эквивалентно проверке пропордаональности сигналов Д и . Если на (п + i)-M такте сигналы zi и 22 окажутся линейно зависимы, вырабатьтается сигнал , который действует так же, как бьшо описано вьпие. При зтом достигается поставленная цель, а именно расширение функциональной возможности диапюстироваяня апериодических звеньев. Преимущества данного устройства по сравнению с известными заключаются в том, 4fo увеличивается разрешающая способность диагностиррвания (степень локализации неисправности) и повышается ремонтопригодность проверяемого объекта. Формула изобретения Устройство для диагностирования апериодических звеньев, содержащее сумматоры и интегрирующие звенья, причем входы первого сумматора соединены со входа и выходами апериодических звеньев, а выход через первое интегрирующее звено - с первым входом вюрого сумматора, вторые входы которого соединены с выходами апериодических звеньев, о тличающееся тем, что, с целью расщирекия функционалы1ых возможностей устройства, оно содержит генератор тактовых импульсов, восемь вентилей, счетчик, триггер, два коммутатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейной зависимости сигнала, причем генератор тактовых импульсов соединен 1ерез последовательно включенные первый и вешили и счетчшс с триггером, нулевой выход которого сдйзза с .управляющими вхсшми . третьего, «твертого и пятого вентилей, а единичный выход - с управляющими входами шестого, седьмого и аосыкюго вентилей, аагнальные входы первого коммутатора соединень( с выходами апериодичес1а{Х звеньев, а выход через четвертый вентиль - с первым вхЬдом третьего сумматора, сигиальньге входы второго комм)ггатора соединены со входами апериодических звеньев, а выход через посяедователыго включенные второе интегрирующее звено и седьмой вентиль - со вторым входом третьего сумматора, сигнальные-входы-третьего и шестого вентилей соединены с выходом второго вентиля, а выход - с управляющими входами соответственно первого и второго коммутатора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом первого вентиля, с сапиальным входом пятого вентиля и через дифференцирующее звено -. с отгнальным входом восьмого вентиля, выходы пятого и восьмого вентилей связаны со BXoxiaMH четвертого сумматора, вь1ходы третьего и ; четвертого .сумматоров сбедннены со входами блока проверки линейной s зависимости сигналов, выход которого подключен к управляющему входу второго венталя.

781768

8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N 439790, кл. G 05 В 23/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР N 469950,

кл. G 05 В 23/02, 1974.

3.Авторское стидетельство СССР № 356628, кл. G 05 В 23/02, 1971 (прототип).