Устройство для контроля радиоэлектронных объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - ускорение работы устройства при контроле объектов за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля. Оценку текущего технического .состояния объектов (ТСО) проводят на основе метода последовательногоанализа, для чего по каждому из контролируемых параметров на основании текущей статистики (результатов измерений) осуществляется проверка двух гипотез: Но - параметр в допуске. HI - параметр не в допуске. Прогнозирование ТСО проводят путем расчета экстраполированных значений параметров на будущие интервалы времени. Расчет осуществляется на основе учета последних N измерений (N >& 3) с соответствующими весами, результаты оценки и прогнозирования отображаются на индикаторе, в результате чего делается интегральное заключение с ТСО. Использование накапливающего сумматора, пяти коммутаторов и ключа позволяет уменьшить машинное время для вычислений за счет исключения одной из длинных операций - умножения в каждом цикле обработки без снижения точности и достоверности контроля. 2 ил.LOС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s 6 06 F 15/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812541/24 (22) 05.03.90 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (72) B.А. Куликов, И,В. Красняков, Д.M. Новик и П.Н. Сазанович (53) 621.396(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1205157, кл. G 06 F 15/46, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1524068, кл. G 06 F 15/46, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения— ускорение работы устройства при контроле объектов за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля. Оценку текущего технического, состояния объектов (TCO) проводят на основе метода последовательного

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния контролируемого объекта и прогнозирования момента вывода его на профилактику.

Известно устройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее датчики параметров, коммутатор, нормализатор, АЦП, накопитель, два задатчика коэффициентов, два блока умножения, два накапливающих сумматора, три ключа, эа.датчик эталонов, сумматор, индикатор, генератор тактовых импульсов и делитель частоты.... Ж„, 1714622 А1 анализа, для чего по каждому из контролируемых параметров на основании текущей статистики (результатов измерений) осуществляется проверка двух гипотез: Ho — параметр в допуске, Н1 — параметр не в допуске.

Прогнозирование ТСО проводят путем расчета экстраполированных значений параметров на будущие интервалы времени.

Расчет осуществляется на основе учета последних N измерений (N 3) с соответствующими весами. Результаты оценки и прогнозирования отображаются на индикаторе, в результате чего делается интегральное заключение с TCO. Использование накапливающего сумматора, пяти коммутаторов и ключа позволяет уменьшить машинное время для вычислений за счет исключения одной из длинных операций— умножения в каждом цикле обработки без снижения точности и достоверности контроля. 2 ил.

Недостатком известного устройства является сравнительно большое потребное число измерений для достижения необходимого уровня достоверности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению яв. ляется устройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее датчики параметров, коммутатор, нормалиэатор, АЦП, накопитель результатов измерения, первый и второй задатчики коэффициентов, первый и второй блоки умножения, первый и второй комбинационные сумматоры, первый и bTppoA накапливающие сумматоры, ключи с первого по третий, задатчик эталонных значений параметров, индикатор, гене1714622 ратор тактовых импульсов, делитель частоты, схему сравнения и блок советчиков.

Недостатком данного устройства является большое потребное время для производства необходимых вычислений в каждом цикле обработки, что связано главным образом с наличием таких длинных операций, как умножение.

Цель изобретения — ускорение работы устройства при контроле объектов за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройетво для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее группу датчиков параметрев, коммутатор, нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, накопитель результатов измерений, задатчик коэффицйентов расчета граничных значений параметра, первый и второй комбинационные сумматоры, первый и второй накапливающие суммэторц, задатчик коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, блок умножения, ключи с первого по третий, задатчик эталонных значений параметра, индикатор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, схему сравнения, блок счетчиков, введены коммутаторы со второго по шестой, четвертый ключ, третий накапливающий сумматор, что позволяет ускорить работу устройства за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграмма синхронизации работы блоков уст. ройства.

Устройство содержит группу 1 датчиков параметра, первый коммутатор 2, нормализатор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, накопитель 5 результатов измерений, задатчик 6 коэффициентов расчета граничных значений параметра, третий накапливающий сумматор 7, второй комбинационный сумматор 8, первый на. капливающий сумматор 9, задатчик 10 коэффициентов расчета экстраполированных значений параметра, блок 11 умножения, второй накапливающий сумматор 12, первый ключ 13, задатчик 14 эталонных значений параметра, первый комбинационный сумматор 15, второй ключ 16, индикатор 17, гэнерэтор.18 тактовых импульсов, делитель

Ю частоты, схему 20.сравнения, третий ключ 21; блок 22 счетчиков, второй 23, третий 24, четвертый 25, пятый 26 и шестой 27 коммутаторы и четвертый ключ 28.

Устройство работает следующим образов . . Генератор 18 и делитель 19 выполняют функции синхронизатора устройства. Синхронизатор вырабатывает сигналы (А) = А1, А2,;, Ар,..., А ; Cq, С2,..., С1,... Cm, (S) = S1, 32

Зз, которые задают последователькость обработки информации о параметрах системы и синхронизируют работу узлов устройства, где L u m соответственно число контролируемых объектов и параметров. Синхронизатор выполнен. на микросхемах KMQKT2, 10

КР590КН2. Нормэлизатор 3 осуществляет представление различных электрических величин. контролируемых объектов в определенный масштаб напряжения и реалиэу15 ется на операционном усилителе с изменяемым коэффициентом усиления. Коэффициент усиления автоматически уста20 навливается управляющими сигналами (А), (C) в интервале действия сигнала S<. Изме-. нение коэффициента усиления производится коммутацией резисторов цепи обратной связи усилителя. АЦП 4 преобразует напряжение (токи) с выхода нормализатора.в циф25

0ц =0 где 0в — результат 1-ro измерения )-го параметра, и проверяется условие (2) A)m < Uz< R1m. ровой двоичный код.

Работа устройства осуществляется в реальном масштабе времени, циклически, с периодом опросов объектов Т>. Каждый из

30 периодов То состоит из периодов опроса параметров Т, j =. 1,m. Таким образом, контроль множества объектов и параметров осуществляется на основе принципа spe менного разделения. В результате этого с

35 выхода коммутатора 2.может поступать информация в текущий момент времени не более чем от одного физического датчика, выполняющего функции измерителя какоголибо параметра одного из объектов.

40 Цифровой двоичный код, снимаемый с выхода АЦП и несущий информацию об из- . мененном значении одного из параметров, поступает на накопитель 5 и первый накапливающий сумматор 9. В блоках 6-9, 20-28

45 с использованием метода последовательного анализа после каждого очередного измерения осуществляется проверка двух гипотез: Н, — параметр s допуске, Н вЂ”.параметр вышел за пределы допуска. В ре50 зультате проверки для )-го параметра на

m-м шаге (испытании) формируется сумма

1714622

Aj =Вам+а Bgj, 10

Rim = Bzj+ п Baj, (3) где (4) В 2 2П В 1

Baj =

50 дыдущего шага.

В выражении (2) значения Ajm u Rjm являются линейными функциями от m и рассчитываются по формулам

Вц= Рп

Пвг — Пв1, 1 — а

Вг1 = Ь, 02 1 Л.

Пвг — Пв1, где ог — дисперсия ошибок иэмеренйя; а — допустимая вероятность ошибок 1го рода (если отклоняется гипотеза Н, в то время, когда она истинна);

P — допустимая вероятность ошибок

2-ro рода (если принимается гипотеза Но в то время, когда истинна конкурирующая гипотеза Н1);

Пвц — первый верхний порог J-го параметра (предельно допустимое значение, при непревышении которого объект функционирует с высокой эффективностью);

Пвг — второй верхний порог j-ro параметра (предельно допустимое значение, превышение которого равносильно неработоспособности объекта).

При проведении проверки условия (2) формируется одно из трех возможных,,решений: если Ug>» Ajm, то принимается гипотеза Hp, если Ui Rj, то принимается гипотеза Hi, если Aj (U, < Rjm, то испытания продолжаются. (5).

Если параметр характеризуется не только верхними, но и нижними порогами (допусками), то расчет ведется по выраже,ниям (1) — (4) за исключением того, что в выражениях (4) значения Пв1; и Пвг; должны быть заменены соответственно на значения

Пн и Пнг, Если верхние и нижние пороги симметричны относительно номинального. значения параметра UH, то необходимость в параллельных расчетах для обоих порогов отпадает, В первом накапливающем сумматоре 9 по каждому из контролируемых параметров формируются суммы в соответствии с выражением (1), которые поочередно при помощи шестого коммутатора 27 выдаются на схему 20 сравнения. В данной схеме производится сравнение в соответствии с выражением (2), причем значения Ajm и Rj на нее поступают через четвертый ключ 28 с выхода второго комбинационного сумматора 8, где они формируются в соответствии с выражением (3).

Значения Вц, Bzj u Bgj предварительно рассчитываются в соответствии с выражением (4) и вводятся в качестве констант в задатчик 6 коэффициентов расчета граничных значений параметра. Таким образом, блок 6 по существу представляет собой постоянное запоминающее устройство (работающее только на считывание информации) с минимально необходимы объемом памяти 3 щ1 ячеек. При очередном шаге испытания j-го параметра выбор соответствующих значений Bjj и B2j осуществляется при помощи пятого коммутатора 26, а зна20 чения B3j — при помощи четвертого коммутатора 25. Для одновременного формирования значений Ajm u Rjm в соответствии с выражениями (3) второй комбинационный сумматор 8 может состоять из двух

25 независимых самостоятельных частей, работающих параллельно, Результаты суммирования А и Rjm в этом случае должны быть записаны в два независимых выходных регистра, входящих в состав блока 8, В этом

30 случае целесообразно построение схемы 20 сравнения в виде двух независимых самостоятельных частей, каждая из которых lla раллельно во времени проверяет одно из условий двойного неравенства (2). Такая ор35 ганизация блоков 8,28 и 20 позволяет сокра, тить затраты машинного времени в этих блоках на проверку каждого из параметров примерно в 2 раза по сравнению с тем случаем, когда в каждом из названных блоков

40 нет дублирования однотйпной аппаратуры и обработка каждой иэ двух величин производится последовательно во времени. В третьем накапливающем сумматоре 7 формируются произведения, но не путем вы.45 полнения длинной арифметической операции "умножение" над многоразрядными числами, как это имеет место в известном устройстве, а путем использования соотношения

1 В31-(3-1) Вз)+ Вз), (6) что стало возможным благодаря тому, чтоj . принимает только целочисленные значения .

Г = 1,rn, Таким образом, блок 7 может состоять из L- m однотипных независимых секций (по общему количеству контролируемых параметров), в каждой из которых происходит накопление значений Baj путем суммирования значения 83j с содержимым пре1714622

Итак, каждая секция третьего накапливающего сумматора 7 выполняет роль дискретного интегратора, содержимое которого линейно возрастает от шага к шагу.

Блок 22 счетчиков осуществляет подсчет числа шагов (испытаний) m по каждому из параметров и определяет моменты приема значений Bzi для J-го параметра. Кроме того, блок 22 бсуществляет обнуление j-й секции третьего накапливающего сумматора 7 в случае принятия гипотез Н или Н1— выражение (5), Число счетчиков, входящих в блок 22, равно L m, они могут быть выполнены на микросхемах К176ИЕЗ, К164ИЕ1, К176ИЕ17. Разрядность и каждого счетчика опрЕделяется из соотношения и = )!оя2юмакс(, где m — максимально допустимое число ша.,гов (испытаний), после которого должно быть принято решение.

Как вход, так и выход блока 22 счетчиков связаны соответственно с блоками 20 и 7 через третий и второй коммутаторы (блоки

24 и 23), которые управляются. синхронизатором устройства (блоки 18 и 19) и обеспечивают подключение )-й секции блоков 22 и

7 при контроле j-.ãî параметра.

Результат решения с выхода схемы 20 сравнения через третий ключ 21 пбдается на индикатор 17. Если решение связано с принятием одной из гипотез,(Но или Н 1), сигналы с выхода схемы 20 поступают через третий коммутатор 24 на вход сброса блока

22 счетчиков для- обнуления содержимого соответствующего счетчика„а также на вход блока 9 для обнуления содержимого первого накапливающего сумматора по контролируемому в текущий момент параметру.

Накопитель 5 производит запись и хранение значений последних N измерений по каждому из е параметров всех L объектав контроля, Накопительсодержит(rh N ячеек.памяти. Записью и считыванием слов в накопителе управляют сигналы (A}, (C}, $1 и

82 делителя 19, Результаты измерений из накопителя 5 поступают в качестве первого сомножителя на блок 11 умножения, с помощью которого, а также с помощью второго задатчика коэффициентов 10 (второго сомножителя) и второго накапливающего сумматора 12 производится расчет экстраполированного значения J-ãî параметра 0 Э в соответствии с выражением где аь — коэффициент экстраполяции результата i-ro измерения.

Значения коэффициентов аь для каждого i-ro измерения рассчитываются предварительно на осНовании выражения

Второй задатчик 10 коэффициентов служит для записи и хранения коэффициентов а!э и выполняет функции полупостоянного запоминающего устройства емкостью N слов, л

Значения UJ> через первый ключ 13 поступают на первый комбинационный сумматор 15, где расСчитываются величины и знаки отклонений Л) экстраполированных значений параметров Ui> от их номиналов ,Usj

А) = Цэ Он) Значения номиналов Он хранятся в за25 датчике эталонов 14 и по сигналам (А), {С} делителя 19 частоты выдаются на первый комбинационный сумматор 15 на вход второго слагаемого. Задатчик эталонов является постоянным запоминающим устрой30 ством емкостью L m ячеек памяти, Индикатор 17 используется для визуальной оценки результатов контроля. С этой целью цифровые величины, поступающие на его входы с блоков 21 и 16, преобразуют35 ся в аналоговые величины и.хранятся в течение времени не менее То. По каждому параметру на индикаторе отображается номер параметра, верхние и нижние допуски отклонения от номинала, текущие отклоне40 ния экстраполированного значения От номинала, итоговое заключение о нахождении параметра в допуске или не в допуске.

В качестве задатчиков (блоки 6,10 и 14) целесообразно использовать постоянные

45 запоминающие устройства, что позволяет уменьшить время обращения (например, ПЗУ на микросхемах К1607 РФ1, К1801РЕ1, К1809РЕ1, К601РЕ1П, матрицу-накопитель

ПЗУ 307РВ1).

В качестве накопителя (блок 5) можно использовать микросхемы 132РУ1, 185РУ4, 185РУ5, 541РУ1, матрицу ОЗУ К176РМ1, КР507РМ1.

В качестве комбинационных суммато55 ров (блоки 8 и 15) целесообразно использовать микросхемы 155ИМ1, 155ИМ2, 134ИМ56, К176ИМ16, 564ИМ1; К161ИМ1, в качестве накапливающих сумматоров (блоки 7,9,12) — микросхему К502МС1. 1714622

Коммутаторы (блоки 23 — 27) служат для коммутации величин, представленных в цифровой форме, что связано с обработкой в текущий момент времени только одного из контролируемых параметров из множества

L.m параметров. Исходя из этого, структуры коммутаторов могут быть аналогичны, Каждый коммутатор состоит из L"m секций.

Каждая секция представляет из себя сборку трехвходовых конъюнкторов, причем их количество равно разрядности коммутйруемых операндов. На один из входов конъюнктора подается .соответствующий сигнал А с делителя 19, на другой вход— оттуда же сигнал С1, на третий вход - значение одного из разрядов ("1" или "0") обрабатываемого в данный момент времени операнда. При этом активно функционирует в любой момент времени только одна из L m секций коммутатора. В частном случае, когда контроль объекта осуществляется только по одному из параметров, из предлагаемого устройства могут быть исключены укаэанные коммутаторы, В известном устройстве, - предполагающем обработку по множеству параметров, также необходимо введение блоков, выполняющих функции коммутаторов.

В качестве базовых объектов могут быть

FlpMHsITbt диагностическая измерительная прогнозирующая система КИ-13940, и встроенная автоматически действующая система контроля и диагностики.

Технический эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с базовыми объектами заключается в сокращении потребного машинного времени для вычислений в каждом цикле обработки без снижения точности и достоверности конт. роля.

Так как для решения задачи контроая объектов наиболее предпочтительна микропроцессорная техника, то сопоставим время сложения в предлагаемом устройстве с временем выполнения умножения в извест-, ном устройстве на основании характеристики серийно выпускаемых промышленность микропроцессоров К580 и К1810. Для К580 указанные времена составляют соответственно 2 и 12,5 мкс, а для К1810 — соответственно 05 и 67 мкс. Разности времен для обоих операций составляют абсолютные значения сокращения времени — вычислений на основе указанных микропроцессоров при использовании предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает одинаковые с базовым объектом точность и

40 аналого-цифрового преобразователя соеди50

35 дрстоверность, так как расчеты в-обоих случаях ведутся по одним и тем же аналитическим выражениям, при одной-и той же разрядности чисел (операндов). При этом в предлагаемом устройстве не появляется каких-либо дополнительных источников погрешностей.

Если учесть, что в одном цикле обработки То операция "умножение" в базовом объекте выполняется L m раз, то суммарный выигрыш во времени. работы процессораполучается во столько же раз.больше, Уменьшение потребного машинного времени для вычислений в каждом цикле обработки позволяет создать временной резерв и при использовании для целей контроля спецвычислителя (микроЭВМ) с заданным быстродействием на этой основе уменьшить период опроса и обработки всех параметров, что создает предпосылки для существенного повышения точности и достоверности контроля, Формула изобретения

Устройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее последовательно соединенные группу датчиков параметров, первый коммутатор, нормализатор и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель результатов измерений, задатчик коэффициентов расчета граничных значений параметра, первый и второй комбинационные сумматоры, пер- вый и второй накапливающие сумматоры, задатчик коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, блок умножения, три ключа, задатчик эталонных значений параметра, индикатор, генератор тактовых имйульсов, делитель частоты, схему сравнения и блок счетчиков, выход нен с информационным входом накопителя результатов измерений и информационным входом первого накапливающего сумматора, выход. накопителя результатов измерений связан с входом первого. сомножителя блока умножения, вход второго сомножителя которого подключен к выходу задатчика коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, выход блока умножения соединен с информационным входом второго накапливающего сумматора, выход которого связан с информацион- . нйм входом первого ключа, выход которого соединен с входом первого слагаемого перваго комбинационного сумматора, вход второго слагаемого, которого подключен к выходу задатчика эталонных значений параметра, выхрд первого комбинационного сумматора связан с входом второго ключа, .

1714622 выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого связан с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом схемы сравнения, который подключен также к входу обнуления перво- 5

ro накапливающего сумматора, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты, синхровходы которого связаны с управляющими входами первого коммутатора, нормализатора, ана- l0 лого-цифрового преобразователя, с входами управления считыванием накопителя результатов измерений. задатчика коэффициентов расчета граничных значений параметра, задатчика коэффициентов расчета 15 экстраполированного значения параметра, с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, с входом управления считыванием задатчика эталонных значений параметра, с управляющим входом ин- 20 дикатора и входом разрешения суммирования второго комбинационного сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения работы устройства при контроле обьектов за счет сокращения вре- 25 мени,, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля, в устройство введены третий накапливающий сумматор, коммутаторы с второго по шестой и четвертый ключ, выход схемы сравнения 30 связан с информационным входом третьего коммутатора, выход которого соединен с (A j l cl Асс входом сброса блока счетчиков, выход которого подключен к информационному входу второго коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего накапливающего сумматора, второй информационный вход которого подключен к выходу четвертого коммутатора,информационный вход которого соединен с первым выходом задатчика,, коэффициентов расчета граничных значений параметра, второй выход подключен к информационному входу пятого коммутатора, выход которого соединен с входом первого слагаемого второго комбинационного сумматора, вход второго слагаемого которого связан с выходом третьего накапливающего сумматора, выход второго комбинационного сумматора подключен к информационному входу четвертого ключа, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом шестого коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом первого накапливающего сумматора, синхровходы делителя частоты связаны с соответствующими входами разрешения суммирования третьего накапливающего сумматора, первого накапливающего сумматора, со счетными входами блока счетчигое, с управляющими входами коммутаторов с второго по шестой и четвертого ключа, 1 . 1 1

1714622. |:л

9иГ. 2

Составитель В.Куликов

Техред ММоргентал

Редактор И.Горная

Корректор Т.Малец

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

Заказ 695 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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