Устройство для определения состояния технического объекта

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля состояния технических объектов. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит блок варьирования параметров, блок датчиков параметров, блок определения функции качества, блок допускового контроля, блок определения минимального сигнала и блок индикации. Повышение быстродействия обеспечивается сокращением количества переборных операций за счет уменьшения объема области, в которой осуществляется поиск граничных точек области работоспособного состояния объекта. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4л

©н

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТ Т

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 1 ) 4437262/24-24 (22) 06.06.88 (46) 15.04.90. Бюл, № 14 (71) Ленинградский институт водногс транспорта (72) И.А. Краснов, А.В,Саушев и M.ß.Àâõà÷ (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 429418, кл. G 05 В 23/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР №- 378862, кл. G 06 F 15/46, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 551614, кл. С 05 В 23/02, 1977 °

Авторское свидетельство СССР № 1287117, кл. G 05 В 23/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля технического состояния объектов.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства в процессе определения запаса работоспособности технических объектов.

Сущность изобретения заключается в том, что вначале определяют первую — (rl граничную точку Х < области G затем определяют запас работоспособности 1 по величине расстояния между точками

-<г) -()

Х, и Хц. После определения первой (г) граничной точки Х, определяют граничные точки области G внутри гиперсферы с радиусом К =1,. При нахождении гра„.Я0„„1557546 А 1

2 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля состояния тех-. нических объектов, Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит блок варьирования параметров, блок датчиков параметров, блок определения функции качества, блок допускового контроля, блок определения минимального сигнала и блок индикации. Повышение быстродействия обеспечивается сокращением количества переборных операций за счет уменьшения объема области, в которой осуществляется поиск граничных точек области работоспособно"

ro состояния объекта. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

С: ничной точки Х"> области С, лежащей внутри гиперсферы с радиусом R<, определяют запас работоспособности по величине расстояния l< c 1 между точка Хд и Х ° Затем определяют гра— Сг1 ничные точки области G лежащие внутри гиперсферы.с радиусом К =1 и т.д.

В связи с тем, что объемы гиперсфер значительно меньше объема области G происходит повышение быстродействия процесса оценки запаса работоспособности. Быстродействие процесса повышается при увеличении размерности пространства контролируемых парамет- ров.

На фиг..) изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок варьирования параметров; на фиг. 3 — блок

1557546 допускового контроля; на фиг. 4— блок определения минимальных сигналов; на фиг. 5 — график, поясняющий работу предлагаемого устройства; на фиг. 6 — блок определения функции качества, На фиг. 1-6 и далее по тексту приняты следующие обозначения:

Х; - текшее значение i-го (i

1, n) параметра; п — число параметров;

=Т,М) — соответственно минимальное и максимальное допустит»е f 5 значения j-й функции качества;

М вЂ” число функций качества (работо спОСОбнОcTH)

Q (Х) — текущее значение j-й функции 20

1 каче ст в а (функции раб ото способности);

P - область возможных значений п араметро в, определяемая нерав енствами: 25 где Х, „„,„, Х1та х — соответственно минимальное и максимальное допустимые значения i-го параметра, М вЂ” область допустимых значений параметров, под которой поднимается множество значений параметров, при которых вы,полняется следующее условие:

01 ° 0 i 0„()=1,М); (2)

G=PAM — область работоспособности;

Х вЂ” 1 -я граничная точка об(г) 1 40 ласти С (=1,2...), Под параметрами в общем случае понимаются параметры комплектующих элементов, напряжения источников питания, параметры входных сигналов окру- 45 жающей среды, Принцип работы устройства состоит в реализации зависимости всех параметров, определяющих работоспособность многомерного технического объекта, от одного дополнительного параметра в соответствии с уравнением ф» (Х;„+ at), (3). где Х вЂ” некоторое заданное (расчетin 55 ное или номинальное) значение параметра (Х„„ЕС) (=

1 э»1)

t — безразмер»»ы»» параметр, изменяющийся от О до бесконечности;

1 а,P - постоянные (в частности, а "/3 = 1).

Совокупно ст ь уравнений (3) представляет собой параметрическое задание прямой (луча), исходящей из точХ„=Х»р е ° ° ° юХ пп 0 °

Координаты граничных точек области С определяются по выражению

Х; = (Х;„+ at ), (4) (r) где t — решение уравнений:

Q(f)

Q(g) (5) (6) 0тах

Здесь:

Блок 1 содержит двоичный и-разряд" ный счетчик 8, где n — число параметров, и делителей напряжения, выполненных на потенциометрах 9.i (i=1,n), ключевые элементы 10 и 11, сумматор

12, узел 13 вычитания, источник 14 регулируемого постоянного напряжения, генератор 15 линейно изменяющегося напряжения, элемент 16 задержки, входы 17.1 для установки в нуль и 17.2 запуска, шину Земля" 18, элементы

ИЛИ 19.1 и 19.2, Qы = (Q mú ° ° Омъ) i

Q ea< = (0<>zx s ° ° ° э0м там) 4 (0» У ° à ° У01 ° ° ° ° У0ф) 1 г = (г" ю"" .)

Устройство содержит блок 1 варьирования параметров, блок 2 датчиков параметров, блок 3 определения функций качества, блок 4 допускового контроля, блок 5 определения минимального сигнала, к второму одномерному входу которого подключен первый одномерный выход блока 1, одномерный выход блока 4 соединен с первым одномерным входом блока 1, с вторым одномерным входом которого соединен первый одномерный выход блока 5 вычислений минимального сигнала, второй одномерный выход последнего соединен с одномерным входом блока G индикации.

На схеме обозначен технический объект

7. Второй многомерный выход блока 1 и многомерный вход блока 2 датчиков параметров соединены соответственно с многомерным входом и многомерным выходом

5 15575

Блок 4 содержит М логических элементов 20, где М вЂ” число функций качества (условий работоспособности, выходных параметров), элемент И 21„ нуль-орган 22, при этом каждый логи" ческий. элемент 20 включает два узла

23 и 24 вь1читания, два элемента 25 и 26 памяти два диода 27 и 28 и две линии 29 и 30 установки начальных 10 значений (шины), Блок " содержит узел 31 вычитания, элемент 32 памяти, элемент 33 ИЛИ, элемент И 34, вход установки начальных значений и нуль-орган 35. 15

- Блок 3 включает сумматоры 36, 37 и 38, узлы 39 40 и 41 умножения, узел 42 деления.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 4 в элемент памяти 26 по шине 30 записывается минимальное значение 01,„, а в элемент памяти 25 по шине 29 — максимальное значение

QS „ 1-й функции качества.

В блоке на делителе 9.i устанавливается нормированное значение, пропорциональное Х;„, где Х;д — номинальное (реальное) значение i-го параметра {X>

В исходном состоянии в счетчик 8 по входу 17.1 записывается ноль, Так как содержимое всех разрядов счетчика навно нулю, то появляются единичные 35 сигналы на нулевых выходах всех разрядов счетчика 8, которые подаются на управляющие входы ключевых элементов.ll.

В элемент 32 памяти блока 5 запи- 40 сывается число L, пропорциональное расстоянию между противоположными вершинами области P. е

Затем в момент времени СО в блок 45

1 по входу 17.2 через элемент ИЛИ

19„1 подается сигнал на вход генератора 15, выходной сигнал Ut=at которого поступает на вход сумматора 12, на вход вычитаемого узла 13 (в част- 50 ности, a=1) и на второй вход блока 5.

На другие входы узлов 12 и 13 подается напряжение Н (Ua=S0 PX; ) с вы эпох хода источника 14. Выходной сигнал сумматора 12 U<< =Ua+at подается на 55 информационные входы ключевых элементов 11, на управляюцие входы которых поданы единичные сигналы с нулевых выходов всех разрядов счетчика S.

Выходной сигнал узла 13 U

Сигнал с выхода сумматора 12 через открытые ключевые элементы ll прикладывается к делителям 9 напряжения, При этом с их выходов снимаются сигналы, (Х,„-at), где P — коэффициент пропорциональности (в частности (=1), Эти сигналы подаются на соответствующие входы технического объекта 7 непосредственно или через соответствующие преобразователи (не показ аны) .

Сигналы с выхода блока 1 изменяют параметры технического объекта 7 и тем саьпам изменяют его функцию, качества Ql(j=l,М). Геометрическая интерпретацйя изменения параметров Х приведена на фиг ° 5, Датчики, входящие в блок 2, преобразуют выходные сигналы объекта 7 в унифицированный электрический сигнал и подают его на входы блока 3, При необходимости в блоке 3 осуществляют также математическую обработку выходных параметров объекта 7 для формирования функций качества.

Такая ситуация возможна в случае, когда измеряют, например, значения тока, напряжения и угла фазового сдвига, являющиеся выходными парамет. рами объекта, а функцией качества может быть значение активной и реактивной мощности.

Выходные сигналы блока 3 подаются на входы блока ч. 3 блоке ч значение каждой функции качества Ц; подается на вход соответствующего логического элемента 20, В логическом элементе

20.J значение Q подается »а вход "+

3 узла 24 и на вход "-" узла 23 ° На другой вход узла 24 подается сигнал

< 1„,„, с выхода элемента 26, Выходной сигнал узла 24 (Q;-Q 1 .;Д) . 0 через диод 28 подается на соответствуюций вход элемента И 21, На другой вход узла 23 с выхода элемента 25 подается сигнал 1 . Выходной сигнал узла

23 (Q lmay О )ь 0 через диод 27 подается на соответствуюц»й вход элемента И 21. Гсли одновременно выполняются условия: () „(Q (Q (j=1,М), то выходной сигнал элемента И 21, равный логической единице, подается на вход нуль-органа 22.

1557546

Б момент времени t=t<") ° когда

Q1=Q,„или Q> =Q1 z„z (что соответст„(г) вует граничной точке Х, на фиг.5), сигнал элемента И 21 будет равен ну5 лю. При этом выходной сигнал нуль-органа 22, не равньпт нулю, подается на первые входы блоков 5 и 1 (фиг. 1).

В блоке 5 сигнал с выхода генератора 15 U<(t) блока 1 подается íà входп вычнтаемого узла 31 и на третий вход элемента И 34. На вход уменьпаемого узла 31 подается сигнал L с выхода элемента 32. Выходной сигнал узла 31

U>) = L-U<(t) подается на первый вход элемента И 34 и на вход нуль-органа 35, Выходной сигнал нуль-органа 22 блока 4 в блоке 5 подается на второй вход элемента И 34. В момент совпадения сигналов на входах элемента И 1 211 на его выходе появляется сигнал равный U„(t) = TJ „(t g ) у которь)Й через (Г) эл мЕду ИЛИ 33 .записывается y элемент, 32 памяти. Вь|ходноД сигнал элемента

32 памяти подартся íà вход блока 6 25 индикации, где фиксируется. В данном случае в блоке 6 запоминается сигнал

1, пропорциональный расстоянию между —,(г) точками 1".)) и Х, Вь|ходной сигнал нуль-органа 22 блока 4 в блоке 1 подается ga соответствующий вход элемента ИЛИ 19.2, выходной сигнал которого уст анавливает выходной сигнал генератора 15 равным нулю. Одновременно выходной сигнал элемента ИЛИ 19,2 подается на вход элемента 16 задержки. Через время появляется сигнал Hà его выходе, который подается на счетный вход счетчика 8 и на вход элемента ИЛИ

19.1. 3 счетчик 3 записывается единица. При этом на единичном выходе первого разряда счетчика 8 появляется сигнал логической единицы, а на нулевом выходе - сигнал логического нуля.

Сигнал логической. единицы с единичного выхода первого разряда счетчика S подается на управляюп1ий вход ключевого элемента 10.1. Сигнал с выхода элемента 16 задержки через элемент ИЛИ 19. 1 подается на вход запуска генератора 15, включая его,в работу, При этом к; делителю 9.1 будет приложен сигнал (U0 + at), а к дели" телям 9.2,...,9.n — сигнал (U< - at) °

С выхода делителя 9.1 снимается сиг- . нал It Я (0 +at) а с выхода делителя 9.i (i=2,n) - сигнал f = p(U -at),: г /

Генератор 15 работает до момента времени t<, когда технический объект 7

„

= (r) фиг. 5). При этом расстояние между точками Х " и Хд будет пропорционально 1 . В блоке 5 производится сравнение значений 1, .11. Так как

1 (1), то значение 1) в элементе 32 памяти блока 5 стирается и записывается значение 1 . Затем процесс изменения состояния счетчика 8 и варьирования значений первичных параметров повторяется согласно таблице.

В определенном цикле определения технического состояния объекта 7 (на" пример, в третьем, четвертом, см, фиг. 5) значение выходного сигнала генератора 15 Б (t) будет равно ранее записанному в элементе 32 памяти числу 1, но технический объект при этом не будет находиться на границе обдасти G. В момент равенства сигналов с элемента 32 памяти и генератора

15 на входах узла 31 его выходной сигнал будет равен нулю. При этом срабатывает. нуль-орган 35, выходной сигнал которого додается иа второй вход блока 1. В блок 1 данный сигнал подается на соответствующий вход элемента ИЛИ 19.2.

Затем процесс оценки технического состояния проводится аналогично описанному. Процесс оценки технического состояния проводится в 2 циклах. и

В результате оценки в элементе 32 памяти блока 5 и, соответственно, в блоке 6 индикации отобразится число, пропорциональное минимальному рассто- (г) янию между точкой Хн н точками Х лежащими на лучах, проходящйх через

Х и: под углами+ 45 к координатным осям Х„, Х ...Х

Генератор 15 в каждом цикле оценки технического состояния работает в течение времени, пропорционального запомненному в элементе 32 памяти значению 1, которое является минимальным расстоянием между точкой Х„и областью С. Такой режим работы генератора 15 позволяет повысить быстродействие процесса определения технического состояния объекта.

Возможно также процесс оценки тех-, нического состояния проводить в два этапа.. На первом этапе отключают ге- нератор 15 от схемы. Счетчик 3 устанавливают в нуль, При этом ца управ".

0 0 .

0 35

0 1

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° 1

1

° ° °

9 15575 ляющие входы ключевых элементов 11 поданы сигналы логической единицы с нулевого выхода каждого разряда счетчика 8. Все делители 9 оказываются подключенными параллельно выходу сум5 матора 12 на напряжение U . Затем а изменяют последовательно коэффициенты в делителях 9.1, 9.2..., 9п и сигнал ; (i=1,ï), снимаемый с выхода делителя 9.i, Варьирование коэффициента осуществляется как уменьшением величины Х;, так и ее увеличением до тех нор, пока объект не выйдет на границу области G, Граничные точки, полученные на первом этапе, обозначе. — р1 — grl ны Х,...,Х . При этом также определяются расстояния между граничными точками и точкой Х„, Эти расстояния сравниваются между собой, и значение 20 минимального расстояния записывается в элемент 32 памяти для оценки технического состояния объекта на втором этапе.

Ц Сигнал на выходе разряда

1 счетчика

1 0 . °, 0

) 1 ... 0

П р и м е ч а н и е. Если Q;=0 (1=l,ï), то i-й первичный параметр изменяется по закону $, = (3(X;„-а ), если Q;=1, то — по закону О ; = P(X, ä+

+ at}.

Ф о р м у л а изобретения

1. Устройство для определения состояния технического объекта, содержащее блок датчиков параметров, блок определения минимального сигнала, блок индикации и блок допускового контроля, выход которого соединен с первым входом блока определения минимального сигнала, первый выход кото46

10 рого подключен к входу блока индикации,отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства путем уменьыения области поиска, в устройство введены блок варьирования параметров и блок определения функции качества, выход блока допускового контроля соединен с первым входом блока варьирования парамЕтров, второй вход которого подключен к второму выходу блока определения минимального сигнала, второй вход кото" рого связан с выходом блока варьирования параметров, выход блока датчиков параметров соединен с входом блока определения функции качества, выход которого подключен к входу допускового блока контроля, группа выходов блока варьирования параметров и группа входов блока датчиков параметров являются соответственно выходами и входами устройства для подключения контролируемоro техническоro объекта, вход для установки в "0" блока варьирования параметров и вход начальных значений блока определения минимального сигнала являются соответствующими установочными входами устройства, 2. Устройство по п, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок варьирования параметров содержит и делителей напряжения, ll ключевых элементов первой и и ключевых элементов второй групп, и-разрядный двоична счетчик, источник регулируемого пос тоянного напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения, сумматор, узел вычитания, два элемента

ИЛИ и элемент задержки, выход генератора линейно изменяющегося напряже ния соединен с входом первого слагаемого сумматора и с входом вычитаемого узла вычитания, выход источника регулируемого постоянного напряжения связан с входом второго слагаемого сумматора и с входом уменьыаемого узла вычитания, выход сумматора подключен к информационным входам ключевых элементов второй группы, управляющне входы которых соединены с нулевыми вьг ходами соответствующих ячеек п-разрядного двоичного счетчика, единичные выходы которых связаны с управляющими входами соответствующих ключевых элементов первой группы, инфор- . мационные входы которых подключены к выходу узла вычитания, выходы ключевых элементов первой и второй групп

11 155 соединены с входом соответствующего делителя напряжения, вход установки в "0" п-разрядного двоичного счетчика является входом блока длй установки в "0", а счетный и первый входы первого элемента ИЛИ подсоединены к выходу элемента задержки, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к входу блока "Пуск", выход первого элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, вход установки в "0 которого и вход элемента задержки подсоединены к выходу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, выход генератора линейно изменяющегося напряжения явля-. ется выходом блока, а выходы делителей напряжения образуют группу выходов блока.

754б

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок определения минимального сигнала содержит

S узел вычитания нуль-орган и последо9 вательно соединенные элемент И, элемент ИЛИ и элемент памяти, выход которого связан с входом уменььчаемого узла вычитания, выход которого подключен к первому входу элемента И и к информационному входу нуль-органа, первый вход элемента ИЛИ подключен к входу. блока установки начальных значений, первым входом блока является второй вход элемента И, вторым входом

Служат объединенные третий вход элемента И и вход вычитаемого узла вычитания первым выходом является выход элемента памяти, а вторьщ выходом "

20 выход нуль-органа.

1557546

1557546

ЯИФ(ЮйиИОИМ Ф@

)пел

Составитель В.Воронков

Редактор Л.Веселовская Техред М.дидык Корректор Н.Король т

Заказ 717 Тираж 658 Подписное

ВНИИПБ Государственного комитеФа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101