Устройство для контроля радиоэлектронных объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

7 Al (19) (11) ц11 4 G 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БЕЫЛ11 ;1.:.; ;

f41,

К 1205157, кл. G 06 F 15/46, !984.

Авторское свидетельство СССР

И 1203538, кл. G 06 F 15/46, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ОБЪЕКТОВ .(57) Изобретение относится к автома.тике и вычислительной технике и может быть использовано для оценки состояния объекта контроля. Цель изобретения — повьпление достоверности контроля. Устройство содержит коммутатор 2, нормализатор 3, АЦП 4, задатчик 20 номиналов параметров, блок индикации 29, генератор 30 тактовых импульсов, делитель частоты 31, блоки памяти 5, 13, 16, задатчик 6 коэффициентов экстраполяции, блок умножения 7, накапливающий сумматор 8, блоки 11, 14, 21 алгебраического суммирования, элементы И 1 и 26, эадатчик 10 доверительных интервалов, эле1399773 менты сравнения 17, 18, 24, задатчик допусков 23, ключи 9, 12, 15, 19, 22, элемент ИЛИ 25, счетчик 27 и дешифратор 28, блок памяти 32, ключи 33 и

35, триггер 34. Изобретение позволяЕт повысить достоверность оценки технического состояния объектов за счет существенного уменьшения влияния zpyбых ошибок измерения на результаты

Контроля. Сущность изобретения заключается в аппаратурной реализации следующих основных операций: 1) проНерка очередного результата измерения цифровой форме на принадлежность его значения к доверительному интерФ

Налу + д33, центр которого равен экстраполированному значению параме-! ра (ЗП). Если значение параметра находится вне доверительного интерваИзобретение относится к автоматик,е и вычислительной технике и может б ть использовано для оценки технич еского состояния контролируемого объекта и прогнозирования момента вы- 5 в, ода его на..профилактику.

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля.

Иа фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -- 10 диаграмма синхронизации работы блоков устройства.

Устройство содержит первый элемент

И 1, коммутатор 2, нормализатор 3 аналого-цифровой преобразователь

15 (АЦП) 4, первый блок 5 памяти, задатЧик б коэффициентов экстраполяции, блок ? умножения, накапливающий сумматор 8, первый ключ 9, задатчик 10 доверительных интервалов, первый блок 0

ll алгебраического суммирования, второй ключ 32 второй блок 13 памяти, второй блок 14 алгебраического сумь3ирования, третий ключ 15, третий блок 16 памяти, первый элемент 17 25 с равнения, второй элемент 18 сравнения, четвертый ключ 19, задатчик 20

Номиналов параметров, третий блок 21 алгебраического суммирования, пятый ключ 22, задатчик 23 допусков, трела, то результат исключается. Это позволяет исключить (фильтровать) грубые ошибки измерения; 2) расчет экстраполированных ЗП на основе выборки последних N измерений по каждому из параметров. Если устройством будет зафиксировано наличие грубой ошибки измерения, то такое измерение на формирование экстраполированного ЗП не влияет и..вместо измерения используется экстраполированное ЗП, рассчитанное в предыдущем периоде;

3) сравнение измеренных ЗП с номиналами и отображение величин отклонений на средствах индикации. Формирование сигнала "Отказ" по тем из параметров, у которых в течение двух смежных периодов измерений будет зафиксировано наличие грубых ошибок. 2 ил. тий элемент 24 сравнения, элемент

ИЛИ 25, второй элемент И 26, счетчик

27, дешифратор 28, блок 29 индикации, генератор 30 тактовых импульсов, делитель 31 частоты, четвертый блок

32 памяти, шестой ключ 33, триггер

34 и седьмой ключ 35.

Устройство работает следующим образом.

Пусть устройство обслуживает L объектов, по каждому из которых контролируется ш параметров. Работа устройства осуществляется в реальном . масштабе времени циклически с периодом опроса объектов Т . В свою оче" редь, каждый из периодов Т состоит из периодов опроса параметров Т„ п1 °

1, m. Таким образом, каждый параметр 1-ro объекта (1 = 3, L) контролируется с периодом Т, что следует считать единичным измерением, а контроль множества объектов, и параметров реализуется с использованием принципа временного разделения, Управляющие сигналы с выхода делителя

31 частоты включают сигналы А,-А4, определяющие номер объекта, С,-С,„, определяницие номер параметра, и

1399773

S, -Я<, определяющие взаимодействие и функционирование отдельных блоков устройства.

От датчиков параметров, характеризующих текущее техническое состояние объектов, электрические сигналы в аналоговой форме поступают на коммутатор 2, который обеспечивает поочередное подключение электрических сигналов от каждого из объектов и представляет собой электронный коммутатор, состоящий из Ь (по числу объектов) схем электронной селекции на три входа каждая, причем первые их входы постоянно соединены с объектами, вторые входы циклически поочередно опрашиваются управляющими сигналами А, А,...,А„, формируемыми генератором 30 и делителем 31 и указывающими номер объекта. третьи входы опрашиваются управляющими сигналами S< и непосредственно определяют момент съема аналоговых величин с датчиков. Таким образом, с выхода коммутатора 2 на нормализатор 3 в любой момент времени могут поступать электрические сигналы только от одного из контролируемых объектов.

Коммутатор выполнен на микросхемах типа КИОКТ2 и КР590КН2.

Нормализатор 3 осуществляет представление различных электрических величин контролируемых параметров объектов в определенный масштаб напряжения постоянного тока и может быть реализован на операционном усилителе постоянного тока с изменяемым коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя автоматически устанавливается сигналами (A%, (С) и определяется текущими номерами контролируемого объекта и параметра.

Изменение коэффициента усиления мо жет быть достигнуто изменением номинала сопротивления резистора в цепи обратной связи операционного усилителя. АЦП 4 преобразует напряжение с выхода нормализатора в цифровой двоичный код, который поступает на первые входы первого. 17 и второго 18 элементов сравнения. Для исключения (фильтрации) грубых ошибок измерения и отказов сбойного характера каждый очередной результат измерения U,, поступак<ций с АЦП 4, проверяется на принадлежность его значения к доверительному интервалу X 6U центр которого равен экстраполированному значению параметра U . Эта проверка

<э осуществляется в элементах 17 и 18 с использованием следующих соотношений.

Ол — 01 «э л1 — < — «< э (1) (Ц; (U„ ) Ч(U ) U„;)ý (2) где U«" и U соответственно левая

1О .и правая грайицы доверительного интервала параметра j, которые рассчитываются в блоках 11 и 14 в соответствии с выражениями:

UAj 01э 4Uji9

Uï U ý + 6U

«1 1э (3) Если выполняется соотношение (1), то результат учитывается, если (2) то исключается.

Значения полуинтервала 61 по каждому иэ параметров в виде констант хранятся в задатчике 10. Предварительный расчет значений полуинтервалов производится путем учета трех основных источников ошибок: измерения

2 с дисперсией б „ °, преобразования из

«< аналоговой формы в цифровую с диспер2 сией С< „в и экстраполяции с дисперкв. < сией G 2 . Считая, что суммарные ошибки распределены по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием, среднеквадратичное значение

35 суммарных ошибок .определяется с помощью выражения«< кв< э

Дисперсию ошибок преобразования можно вычислить на основе известного соотношения

2 и;. б .= — ) кв1 12 где n — цена младшего разряда дпя

1 параметра g.

Дисперсию ошибок экстраполяции

5п на основе соотношения (3) можно рассчитать с помощью соотношения,(4) 55 где р — число йериодов измерений, на которое производится экстраполяция;

1399773

10 — 36

Е} и ,0 a U; э1 (5) 45

Рассчитанные экстраполированные значения U выдаются на входы блоков

:11 и 14, где производятся вычисления

55 по выражению (3). Значение AU посту3 пает на блоки 11 и 14 из задатчика

10 доверительных интервалов. Значения 11л и U> соответственно через ключи 12 и 15 и блоки 13 и 16 памяти

N - объем выборки результатов измерений, на основе которой производится экстраполяция °

Значение полуинтервала 6U выl бирают таким, чтобы обеспечить вероятность попадания очередного измерения внутри интервала, близкую к единице:

Экстраполированное значение параметра рассчитывается на момент .времени, соответствующий моменту поступления очередного нового результа та измерения данного параметра..При отсутствии грубых ошибок измерения расчет экстраполированных значений производится на основе соотношения (3):

t где а — коэффициент веса i-ro измерения, i = 1, N; N з 3;

U, ° - результат измерения параметра J на момент времени i

N - объем выборки результатов измерений.

Коэффициенты а; хранятся в блоке 6

Очередной результат измерения U ., в двоичном коде с блока 4 поступает

: иа первый вход четвертого блока 32 памяти по синхросигналу S . В каче,стве блока 32 памяти могут быть ис:пользованы регистры 10ОИР141, .К176ИР10, К589ИР12 или ОЗУ. Для обеспечения -требуемой разрядности можно использовать сборки указанных регистров. По сигналу S содержимое блока 32 подается на первый вход шестого ключа 33, управляемого по второму входу первым выходом триггера 34. В качестве триггера может быть использован триггер, работающий по логике

RS-триггера (например, типа 533ТР2, 564ТР2, Р561ТР2, 133Т81). Синхросигналом S,, подаваемим на второй вход триггера 34 (на R-вход), триггер переводится в нулевое состояние. Если грубые ошибки измерения отсутствуют, т,е. выполняется условие (1), то на обоих входах элемента И 1 появляются единичные сигналы, следовательно, единичный сигнал появляется и на выходе элемента И 1. Этот сигнал поl5

k 30

40 дается на первый вход четвертого ключа 19, а также на первый вход триггера 34 (на S-вход) . Триггер переводится в единичное состояние (т.е. опрокидывается в другое состояние), на его первом выходе появляется единичный сигнал, который будучи приложенным к второму входу шестого клн ча 33 обеспечивает передачу содержимого блока 32 в первый блок 5 памяти.

Если результат измерения U подан

1) на вход устройства с грубой ошибкой или в блоках 2, 3 и 4 произошел сбой, который привел к существенному изменению входной информации о параметре то выполняется условие (2). В этом случае на выходе элемента И 1 единичный сигнал отсутствует, триггер

34 остается в нулевом состоянии. Так как второй выход триггера 34 (нулевой выход) соединен с вторым входом седьмого ключа 35, то последний открывается и обеспечивает прохождение и запись в блок 5 экстраполированного . значения параметра U .

Таким образом, в случае грубой ошибки или сбоя для формирования теку щего значения U текущее значение

U- исключается и вместо него исполь1) зуется значение U предыдущего цикла, паступаквцее с йакапливающего сумматора 8 через первый ключ 9. Значение формируется в блоках 6, 7 и 8 в соответствии с выражением (5), при этом в блоке 7 формируются произведения а, - U" (или a;- U „ в случае грубых ошибок), а в блоке 8 производится суммирование произведений, полученных в течение N периодов).

Значения коэффициентов веса а, для линейной модели изменения параметра при равноточных и равнодискрет ных измерениях рассчитываются из соотношения (3):

a.вЂ”â€” ; i=1,N(6)

6i — 2N 2

1399773 (7) выдаются на элементы 17 и 18 сравнения, Если очередной результат измерения удовлетворяет условию (1), то единичный сигнал на выходе элемента

И 1 обеспечивает прохождение текущего результата измерения U через чет-!

) вертый ключ 19 на блок 21, в котором в цифровой форме рассчитываются величины и знаки отклонений Л контроли) руемах параметров от их номиналов U„, Номинальные (эталонные) значения по каждому из параметров поступают с задатчика 20, в котором хранятся ш номинальных значений параметров, Значения отклонений b с блока

2) через пятый ключ 22 поступают на элемент 24, который на основе сравнения значений отклонений Л .с пороговыми значениями ь, (= 1,2,..., позволяет принять решение о текущем техническом состоянии объекта. В ,третьем элементе 24 сравнения реализуется следующая логика принятия решений:

О " Ь < Ь, — нормальный режим работы;

b, А < b. — режим "Контроль";

h к Ь < Ь вЂ” режим Профилактика";

Ьэ 6 Ь; — ремонт объекта, Пороговые значения отклонений

Ь,, 6 H Ь IIo каждому Hs KDHTpoJIH руемых параметров -хранятся в задатчике 23 допусков.

Результат оценки состояния объектов по каждому контролируемому параметру в виде уровня напряжения (тока) выдается и отображается на табло блока 29 индикации.

Если очередной результат измерения удовлетворяет условию (2), то на выходе элемента ИЛИ 25 формируется единичный сигнал, который через элемент И 26 в счетчик 27 по данному параметру записывает "1". Если "1" записана дважды в двух смежных периодах измерения, то по данному параметру формируется итоговое сообщение

"Отказ", которое в виде уровня напряжения (тока) выдается в блок 29 для регистрации.

Формула из обретения

Устройство для кбнтроля радиоэлектронных объектов, содержащее по5

3.5

55 следовательно соединенные коммутатор, нормалиэатор и аналого-цифровой преобразователь, а также задатчик номиналов параметров, блок индикации, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блоки памяти с первого по третий, задатчик коэффициентов экстраполяции, блок умножения, накапливающий сумматор, блоки алгебраического суммирования с первого по третий, первый и второй элементы И, задатчик доверительных интервалов, элементы сравнения с первого IIo третий, задатчик допусков, ключи с первого по пятый, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и второго элементов сравнения и информационным входом четвертого ключа, выход первого блока памяти соединен с входом первого сомножителя блока умножения, вход второго сомножителя которого соединен с выходом задатчика коэффициентов экстраполяции, выход блока умножения соединен с входом накапливающего сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с входами первого слагаемого первого и второго блоков алгебраического суммирования, входы второго слагаемого блоков алгебраического суммирования соединены с выходом эадатчика доверительных интервалов, выход первого блока алгебраического с.. ммирования через последовательно соединенные второй ключ и второй блок памяти соединен с вторым входом первого элемента сравнения, выход второго блока алгебраического суммирования через третий ключ и третий блок памяти соединен с вторым входом второго элемента сравнения, первые выходы первого и второго элементов сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с управлякг щим входом четвертого ключа, выход которого соединен с входом первого слагаемого третьего блока алгебраического суммирования, вход второго слагаемого которого соединен с выхо- дом задатчика номиналов параметров, а выход через пятый ключ соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика допусков, 1399773 а выход — с первым информационным входом блока индикации, вторые выходы первого н второго элементов сравнения соединены соответственно с пер5 вью и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединеные второй элемент И, счетчик и дешифратор соединен с вторым инфор» мационным входом блока индикации, 10 выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты, управляющие выходы которого соответственно соединены с управляющимн входами коммутатора, нормалиэатора, l5 анапого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блоков памяти, первого, второго, третьего и пятого ключей, задатчика коэффициентов экстраполяции, задатчика дове- щ жительных интервалов, задатчика номи налов параметров, эадатчика допусков, ( дешифратора и блока индикации и вто(bm входом второго элемента И, о т и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, устройство содержит четвертый блок памяти, шестой и седьмой ключи, триггер, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом четвертого блока памяти, выход которого соединен с информационным входом шестого ключа, дополнительный управляющий вход которого соединен с-пряьжм выходом триггера, инвертирующий выход которого соединен с информационным входом седьмого ключа, выходы шестого и . седьмого ключей соединены с информационным входом первого блока памяти, выход первого ключа соединен с управляющим входом седьмого ключа, выход первого элемента И соединен с входом установки в "1" триггера, дополнительные управляющие выходы делителя частоты соединены с входами управления четвертого блока памяти, шестого ключа и входом сброса триггера.

1399773

Ьюкц17,6

8w ача зрачениа б накопите ь тЗыдача

О алак 21. ДРшшррация счетчика сЬое6

keerl0 йвю 6, &вы У, йаки ф

Составитель И. Алексеев

Редактор А. Лежнина Техред A.Кравчук Корректор А. Тяско

Заказ 2668/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1»; в», А (@ аФ 4i И

Я(ск

Фабтеиие ераницинтербапа с резулыпатааизмерениа лись птекущего измеренио или гкстраполеционного значение бяакаттитель итыбание и измерении и путча нг унножищель?

Счшпыбание коярфициенптоб беса бнакопшпель 7

Выдача оптюнениа параметра на элемент срабнениу H

zz бы ча зкстраполироЫном ьначенип и дабериаельных иптербалабна суннаяоры 11ЛЧ

Выдача границ интербала на злеменлты срабнениа 17,/Ю

Запись бычиспенных цзаниц предыдущего цсила

° о Ю

Литии сигнала сдаю б счетчик 27 оыаача птекущего и.тмереаип ьа ключ,Ч

Ей дача и аабкение порогоб сбеличикой отклонениа рнирооание решении