Устройство для контроля динамической системы управления Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к технике контроля динамических систем и может быть использовано при .контроле систем автоматического управления. Известно устройство для контроля динамических систем, содержащее генератор стимулов, анализатор спек ра и сумматор и позволяющее контролировать объект на основании отклбнения временной характеристики объе та от эталонной D-l. Недостатком этого устройства ивляется сложность реализации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля, содержащее генератор стимулирующих воздействий и спектральный анализатор-, соединенные с динамической системой,суммирующий блок, связанный с блоками сравнения и оценки результата контроля, многоканальный блок вычитающих устройств, соединенный со спект ральным анализатором, и блок квадра торов, соединенный с суммирующим блоком 23. Недостатком известного устройства является значительная вероятность необнаружения ртказов динами ческой системы при проведении контроля. Цель изобретения - увеличение достоверности результатов контроля. Цель достигается тем, что в .устройство, содержащее генератор стимулов и анализатор спектра,соединенные выходсм и входом соответственно с выходом и входом устройства, сумматор, блок сравнения, блок оценки, блоки-нормализаторы,коммутатор, выход которого связан со входом аналого-цифрового преобразователя , блок памяти и програ1.1мный блок, соединенный с пультом ручного ввода, введены два блока ключей, три счетчика, блок фиксации мгновенных значений сигналов и три регистров, управляющие входы соединены с соответствующими тремя выходами программного блока, другие девять выходов которого связаны с соответствующими управляющими входами коммутатора, блока оценки, генератора стимуло, анализатора спектра, блока фиксации, блока памяти, двух блоков ключей и первого счетчика, выход анализатора спектра соединен с информационным входом кслимутатора и первым входом первого блока-нормализатора, выход

которого через последовательно связанные второй блок-нормализатор,сумматор, блок сравнения и блок фиксации мгновенных значений сигналов k первомувходу блока оценки, выход аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные первые блоки ключей и регистров связан с управляющим входом второго блока-нормализатора, выход первого счетчика через последовательно включенные блок памяти, второй блок реЬистров и третий блок-нормализатор соединен со вторым входом сумматора, выход блока памяти связан со вторым входом первого блока ключей и выходом пульта ручного ввода, а через последовательно включенные третий блок регистров и четвертый блок-нормализатор - со вторым входом блока сравнения, которого соединен с вторым входом блока оценки и управляющим входом второго блока ключей, подключенного первым и вторым выходами соответственно к входам второго и третьего счетчиков, выходы которых связаны соответственно с первнлм и вторым управлякнцими входами первого блока-нормализатора.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для контроля динамических систем; на фиг. 2 и 3 - блоксхемы нестандартных блоков.

Устройство содержит ко1«1мутатор 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 ключей, блок 4 памяти, первый (суммирующий двоичный) счетчик 5,бло б регистров, регистр 7, генератор 8 стимулов, динамическую систему (объект контроля) 9, анализатор 10 спект ра, блоки-нормализаторы 11 и 12 (многоканальные), сумматор 13, блокнормализатор 14 (одноканальный), блок 15 сравнения, блок 16 фиксации мгновенных значений сигналов, блок 17 оценки, второй и третий (вычитающие двоичные) счетчики,. 18 и 19, регистр 20, блок-нормализатор 21 (одноканальный), блок 22 ключей, пульт 23 ручного ввода и программный блок 24.

Программный блок (фиг.2) состоит из триггера 25, элемента ИЛИ 26,триггера 27, элементов И 28, ИЛИ 29 и И 30, дешифратора 31, узла 32 элементов И, элементов ИЛИ 33, И 34 и И 35, суммирующего счетчика 36, элемента ИЛИ 37, усилителя 38, элемента ИЛИ 39, генератора 40 синхроимпульсов (вырабатывает две, сдвинутые по времени, последовательности импульсов), элемента И 41, ждущего мультивибратора 42, дифференцирующей цепочки 43, элементов И 44 и И 45, триггеров 46 и 47,ждущего мультивибратора 48, триггера 49, ждущего мультивибратора 50, суммирующего счетчика 51 (используется в качестве делителя частоты исходных синхроимпульсов) и элемента ИЛИ 52, а также 53-72 группа выходов и выходы программного блока.

Блок 17 (фиг.З) состоит из элеентов НЕ 73 и И 74, ждущего мультивибратора 75, элементов И 76 и НЕ 77, Триггера 78 и элементов НЕ 79, И 80, НЕ 81, управляющий вход 82 блока 17, входы 83-85 блока 17, связанные с соответствующими выходами блока 15, входы 86-88 блока 17,связанные с соответствующими выходами блока 16 и выходы 89, 90 блока 17 сответственно Годен и Не годен.

Устройство функционирует в двух ежимах: режиме ввода констант и ежиме контроля.

В режиме ввода констант при нажатии -на соответствующую пусковую кнопку (не показана) на вход 70 блоа 24 поступает импульсный сигнал (импульс) Пуск на ввод, который устанавливает триггер 49 в единичное состояние.При этом на управляющий вход пульта 23 выдается управляющий сигнал, по которому с первичного носителя информации (например, с перфоленты) считывается информация. При считывании каждого цифрового кода константы с пульта 23 в блок 24 иа. вход 71 поступает управляющий сигнал, вызывающий появление на выходе 72 блока 24 импульса счета счетчика 5 (состояние этого счетчика отражает код адреса ячейки блока 4, к которой производится обращение в данный момент) , а на выходе 62 - управляющего сигнала, поступающего на второй управляющий вход блока 4. При этом производится запись цифрового кода константы в блоке 4.,После окончания процесса записи констант в блоке 4 с пульта 23 на вход 69 программного блока 24 подается управляющий сигнал, устанавливающий триггер 49 в нулевое состояние.

В режиме контроля при нажатии на другую пусковую кнопку (не показана) на вход 68 блока 24 поступает имцульс Пуск на контроль, который устанавливает триггер 47 в единичное состояние. При этом на выходах узла 32 появляются одиночные импульсы, сдвинутые во времени друг относительно друга. Частично эти импульсы непосредственно используются как управляющие сигналы (импульсы на выходах 57, 58, 60, 64 и 65). Другие импульсы узла 32 поступают на соответствующие элементы блока 24, где преобразуются в управляющие сигналы. По управляющему сигналу блока 24 на вы-. ходе 65 производится установка в исходное состояние всех остальных блоков устройства для контроля.При этом в счетчики 18 и,19 заносятся одинаковые двоичные коды (устанавливаются единичные коэффициенты передачи каналов блока-нормализатора 11) Затем на вход системы 9. с выхода генератора 8 подается испытательный сигнал. На выходе системы появляется реакция системы (временная характеристика) K(t),n6 которой анализатор 10 производит определение коэффициентов Фурье а . Затем в анализаторе 10 значения указанных коэффициентов фиксируются по сигналу блока 2 Напряжения, соответствующие контролируемым коэффициентом Фурье d,через коммутатор 1 последовательно друг за другом подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 2,где преобразуются в двоичные коды.Одновр менно с поступлением на вход системы 9 стимулирующего воздействия произво дится считывание двоичного кода номи нального значения энергии весовой функции ЕО системы 9 с блока 4. По следний запоминается в регистре 7. Затем из блока 4 считывается и запоминается в регистре 20 двоичный код допустимого значения отклонения ДЕдоп контролируемой энергии весовой функции системы Е от номинальной Ед. При этом коды адресов ячеек блока 4, б которых хранятся считываемые константы, формируются в счетчике 5 под действием импульсных сигналов (импульсов), поступающих с соответствующего выхода блока 24. В соответствии с вызванными й;з блока 4 двоичными кодами устанавливаются коэффициенты передачи блоковнормализаторов 14 и 21. Под действием эталонного напряжения, воздействующего на входы .этих блоков, на их выходах образуются напряжения, пропорциональные по величине Е, и , Двоичные коды коэффициентов я, по многократным сигналам блока 24 на уп равляющем входе блока 1 через блок 3 при наличии на соответствующем управляющем входе его разрещающего сиг нала подаются на группу блока б, где и запоминаются. В соответстви с этими двоичными кодами устанавливаются коэффициенты передачи блоканормализатора 12. Запись двоичных кодов в регистры ;7, 20 и блок 6 осуществляется под действием сигналов, поступающих с соответствующих выходов и группы выходов блока 24. Напряжения, зафиксированные анализатором 10, проходя через блокинормализаторы 11| 12, изменяются в ,соответствии с коэффициентами переда ;чи каналов блока-нормализатора 12 и суммируются сумматором 13. Вв.иду того, что на один из входов сумматора |13 напряжение, соотвётствукидее величине Eg, подается с обратным зна ком, на его выходе появляется напряжение, пропорциональное величине Е Е - ЕО (1) Это напряжение в блоке 15 сравнивается с напряжением, соответствующим допустимому значению .Результат сравнения с выходов блока 15 на первом выходе сигнал появляется при А.Е I на втором - при ЛЕ дЕ на третьем при дЕ йЕдоп по сигналу блока 24 фиксируется в блоке 16. По сигналам блока 24 из блока 4 считываются и записываются в регистры 7 и 20 двоичные коды величин соответственно 1 и 0. На входе сумматора 13 при этом образуется напряжение, пропорциональное величине & Е - 1 Полученное напряжение в блоке 15 сравнивается с нулевым напряжением. При этом может оказаться, что л равно нулю, больше нуля или меньше нуля. В случае, если Д О, Е 1 (на вход анализатора 10 поступает нормированная- временная функция Кн(1), на управляющие входы блока 22 не поступает ни один из сигналов д 0, Л 0. При этом начинающие поступать с соответствующего выхода блока 24 импульсы не проходят через блок 22 на входы счетчиков 18 и 19 и не изменяют их состояние (коэффициенты передачи каналов блока-нормализатора 11 остаются равными единице). По сигналам блока 24 открывается блок 3 для прохождения двоичных кодов номинальных коэффициентов Фурье Ьч-1 с группы выходов блока 4, указанные коды считываются из блока 4 и записываются в блок 6. В соответствии с записанными в блок 6 кодами перестраиваются коэффициенты передачи блока-нормализатора 11. Затем из блока 4 считываются и записываются в регистры 7 и 20 двои,ч-ные коды соответственно О и допустимого значения скалярного произведения (Кн(1), К„(, (t) )доп-При этом на выходе сумматора 13 образуется напряжение , пропорциональное по величине значению скалярного произведения (Кн(1), KH(j(t). Последнее в блоке 15 сравнивается с снимаемым с блоканормализатора 21 напряжением, пропорциональным по величине допустимому значению скалярного произведения. Результат сравнения с выходов блока 15 (на первом выходе сигнал появляется при ),КНО()Н,КНО()АОП (fe) . на втором при (Кн), 14но())СКниДно(«Аоп () на третьем при (Кн()(н(Ь но())допГ (8)

подается на входы 83-85 блока17.

На входы 83-85 и 86-88 блока 17 подаются результаты анализа блока 15 (йа первые входы непосредственно с .блока 15, а на вторые - через блок 16 фиксации) в соответствии с выражениями (13) - (15) и (9) - (11) При этом появление сигнала на выходе блока 15 соответствует наличию высокого потенциала на этом выходе,а отсутствие сигнала - наличию низкого потенциала. Поэтому при выполнении одного из условий (6) - (8) и (2) (4) на соответствующих входах блока 17 будут присутствовать высокие потенциалы, а на остальных - низкие.

При выполнении условий (2) и (б) (при этом на входах 84 и 87 блока 17 присутствуют высокие потенциалы, а на остальных - низкие) по управляющему сигналу (импульсу) на входе 82 блока 17 на его выходе 89 появляется импульс (сигнал Годен), В случае невыполнения хотя бы одного из указанных условий аналогичный импульс вырабатывается на выходе 90 блока 17, что соответствует появлению сигнала Не годен.

Если д О, Е ч 1 (на вход анализатора 10 поступает нормированная временная функция динамической системы K(t), , на один из управляющих входов блока 22 поступает сигнал Л 7 о или А 0. При этом начинающие поступать с соответствующего выхода блока 24 импульсы проходят через блок 22 и поступают на вход счетчика 18 или 19 в зависимости от знака величины Д. Соответствующий счетчик подсчитывает импульсы, причем величина зафиксированного в нем ранее двоичного кода в дискретные моменты времени уменьшается. Под действием двоичного текущего кода изменяются коэффи циенты передач каналов блока-нормализатора 11 (увеличиваются или уменьшаются по сравнению с исходным единичньм значением). При этом такж изменяется величина д , приближаясь к нулевому значению. После того, ка сигнал принимает нулевое значение, коэффициенты передачи блока 11 стаН9ВЯТСЯ равными по величине l/fS. В дальнейшемВ устройстве контроля выполняются те же процедуры, что и для случая, когда на входе анализатора 10 поступает нормированная временная характеристика динамической системы.

Устройство позволяет повысить достоверность контроля за счет s MeHшения вероятности необнаружения отказов динамической системы, так как при оценке состояния объекта с помощью предлагаемого устройства в области работоспособности учитывается и угловое полоя ение контролируемого вектора (контролируемой временной характеристики) , что значительно снижает неоднозначность определения состояния динамической системы. Кроме того, достоверность контроля с помощью предлагаемого устройства контроля повышается ввиду исключения из состава устройства контроля квадраторов аналоговых величин, обладающих малой точностью вычисления.

Формула изобретения

Устройство для контроля динамической системы управления, содержащее генератор стимулов и анализатор спектра, соединенные выходом и входом соответственно с выходом и входо устройства, сумматор, блок сравнения, блок оценки, блоки-нормализаторы, коммутатор, выход которого связан со входом аналого-цифрового преобразователя, блок памяти и программный блок, соединенный с пультом ручного ввода, отличающееся тем, что, с целью увеличения достоверности результатов контроля, в устройство введены два блока ключей, три счетчика, блОк фиксации мгновенных значений сигналов и три блока регистров, управляющие входы которых соединены с соответствующими тремя выходами программного блока, другие девять выходов которого связаны с соответствующими управляющими входами коммутатора, блока оценки, генератора стимулов, анализатора спектра, блока фиксации, блока памяти двух блоков ключей и первого счетчика выход анализатора спектра соединен с информационным входом коммутатора и первым входом первого блока-нормализатора, выход которого через последовательно связанные второй блок-нормализатор, сумматор, блок сравнения и блок фиксации мгновенных значений сигналов подключен к первому входу блока оценки, выход аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные первые блоки ключей и регистров связан с управляющим входом второго блока-нормализатора, выход первого счетчика через последовательно включенные блок памяти, втхэрой блок регистров и третий блок-нормализатор соединен со вторым входом сумматора, выход блока памяти связан со вторьам входом первого блока ключей и выходом пульта ручного ввода, а через последовательно включенные третий блок регистров и четвертый блок-нормализатор - со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом блока оценки Иуправляющим входом второго блока ключей, подключенного первым и вторым выходами соответственно к входам второго и третьего счетчиков, выходы которых связаны соответственно с первым и вторым управляющими входами первого блока-нормализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приспосабливающиеся автома- тические системы, М., ИИЛ, 1963, с. 408-410.

2.Авторское свидетельство СССР № 489086, кл. 6 05 В 23/02, 1973

(прототип.).

«м

«si