Цифровой идентификатор параметров зарядки аккумуляторов

Авторы патента:

G05B23/02H02J7 - Элементы сравнения, т.е. элементы для прямого или косвенного сравнения действительной величины с требуемым значением (сравнение фаз или частот двух электрических сигналов H03D 13/00)

Владельцы патента RU 2258952:

Государственное учреждение Научно-производственное объединение "Специальная техника и связь" Министерства внутренних дел Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к устройствам идентификации параметров нелинейных инерционных объектов. Технический результат заключается в повышении точности и помехоустойчивости идентификатора. Идентификатор содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления, буфер и блок регистрации, причем блоки формирования коэффициентов выполнены в форме цифровых БИХ-фильтров, и все остальные блоки устройства выполнены цифровыми. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению, в частности к устройствам идентификации параметров нелинейных инерционных объектов, и может быть применено в системах контроля, идентификации в реальном масштабе времени, в том числе и для адаптации к внешним условиям в процессе зарядки аккумуляторов.

В реальных условиях безопасная быстрая зарядка никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов имеет широкий диапазон параметров, которые зависят от многих факторов (температура, флуктуации напряжения питающей электрической сети, индустриальные помехи в измерительных цепях и т.д.). (Статья "Интеллектуальное" зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов. "Радио", №1, 2001 г., с.72). Идентификация параметров (ток зарядки и напряжение на аккумуляторе) с помощью специализированного процессора, включающего в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП), позволяет адекватно определить момент окончания оптимальной зарядки. К недостаткам этого устройства можно отнести необходимость перепрограммирования оптимального периода контроля, отключение аккумулятора от схемы зарядки в момент измерения второго параметра. Это существенно снижает быстродействие процесса адаптации. Процесс зарядки аккумуляторов в промышленных условиях подвергается различным индустриальным помехам. Постоянное воздействие на схему зарядного устройства разнообразных случайных помех, в том числе импульсного типа, снижает точность схемы контроля момента прекращения зарядки аккумулятора.

Известно устройство идентификации параметров нелинейного объекта в режиме, близком к оптимальному, в котором отсутствует необходимость использования специализированного вычислительного устройства и перепрограммирования его в ручном режиме (а.с. СССР №930266, G 05 B 23/02, 23.05.82). Оно позволяет в реальном масштабе времени идентифицировать комплексные параметры исследуемого объекта, например постоянную времени Т_i=R_i*С_i с учетом нелинейности характеристик контролируемого объекта, и повышает точность определения в общем случае нестационарного параметра T_i(t). Недостатками этого устройства являются необходимость возбуждения исследуемого объекта специально сформированным симметричным пробным сигналом и низкая помехоустойчивость аналогового апериодического фильтра, используемого для непрерывного формирования коэффициентов алгебраического уравнения.

Наиболее близко к предлагаемому устройство идентификации постоянной времени нелинейного объекта (а.с. СССР №991377, G 05 B 23/02, 23.01.83), которое обеспечивает возможность непрерывного контроля и измерения комплексного параметра Ti(t) в режиме нормальной эксплуатации при случайном входном сигнале. Оно содержит первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления и блок регистрации, причем выходы первого блока формирования коэффициентов подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы интеграторов - с входами блока деления, выход которого подключен к входу блока регистрации, первый выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, выход которого соединен с входом счетчика.

Недостатком этого устройства остается низкая помехоустойчивость, особенно к помехам импульсного типа, что снижает точность оценки момента окончания зарядки аккумуляторов, а также необходимость периодической коррекции параметров аналоговых апериодических фильтров, используемых в качестве блоков непрерывного формирования коэффициентов алгебраических уравнений относительно неизвестных комплексных параметров технологии заряда аккумуляторов.

Настоящее изобретение предусматривает получение технического результата, состоящего в повышении точности и помехоустойчивости идентификатора.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство идентификации, содержащее первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления и блок регистрации, причем выходы первого блока формирования коэффициентов подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы интеграторов - с входами блока деления, выход которого подключен к входу блока регистрации, первый выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, выход которого соединен с входом счетчика, введены первый и второй аналого-цифровой преобразователь и буфер, причем входы первого и второго аналого-цифрового преобразователя служат входами устройства, а выходы соединены с соответствующими блоками формирования коэффициентов, выполненными в форме цифровых БИХ-фильтров, второй выход второго блока формирования коэффициентов подключен к первому входу буфера, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход буфера - со вторыми входами первого и второго блоков умножения, и все остальные блоки устройства выполнены цифровыми.

На чертеже представлена схема устройства. Оно содержит аналого-цифровые преобразователи 1 и 2, входы которых служат соответствующими входами Y(t) и X(t) устройства, блоки 3 и 4 формирования коэффициентов алгебраических уравнений относительно неизвестных нестационарных комплексов параметров аккумулятора в технологическом процессе ускоренной зарядки, выполненные в форме цифровых БИХ-фильтров по схеме конвейерного типа, первый и второй блоки умножения 5 и 6, первый и второй интегратор 7 и 8, блок деления 9, блок регистрации 10, формирователь управляющего воздействия 11, счетчик 12 и буфер 13.

При этом входной сигнал X(t) контролируемого объекта (схемы заряда аккумулятора) пропорционален напряжению [U₃(t)+U_n(t)], где U_n(t) - помехи сети переменного тока, Y(t) - выходной контролируемый сигнал объекта, пропорциональный току в зарядной цепи. Величина Lэ(t) - двоичный код числа, пропорционального эталонному напряжению. Устройство работает следующим образом.

Контролируемые входной X(t) и выходной Y(t) аналоговые случайные сигналы в режиме нормальной эксплуатации (зарядка аккумулятора) объекта без возбуждения специальным пробным сигналом подаются на входы АЦП 1 и 2, выходы которых соединены в параллельном коде с соответствующими первым и вторым входами цифровых БИХ-фильтров 3 и 4, которые используются для дискретного формирования коэффициентов.

Второй блок 4 формирования коэффициентов вырабатывает сигнал U₀(t_i) и C₀(t_i)=dU₀(t_i)/dt_i, а первый блок 3 формирования коэффициентов вырабатывает сигналы C₀(t_i) и C₁(t_i)=dCo(t_i)/d t_i.

При определенных параметрах блоков 3 и 4 формирования коэффициентов сигналы U₀(t_i) и U₁(t_i) практически совпадают с контролируемыми сигналами объекта X(t_i) и Y(t_i) соответственно.

Полученные сигналы позволяют преобразовать нелинейное дифференциальное уравнение, описывающее объект

T_j*dy/dt+y(t)=Fj[x(t)], (1)

где х (t) - входной случайный сигнал;

у(t) - выходной сигнал;

Т_j=R_j*С_j - постоянная времени, [с];

R_j и C_j - сопротивление и емкость в цепи заряда аккумулятора;

F_j - однозначная непрерывная нелинейная функция, к следующему виду:

T_j*C₁(t₁)+C₀(t_i)=F_j[U₀(t_i)]. (2)

Сигналы C_i(t_i) и U₀(t_i) дополнительно модулируются путем умножения на сигнал U₁(t_i), пропорциональный первой производной входного случайного сигнала X(t_i), и интегрируется на интервале времени от t_i до t_i+1, причем в эти моменты времени сигнал U₀(t_i) проходит через эталонный уровень U_э(t_i), что фиксируется формирователем 11 управляющего воздействия, на раздельные входы которого подаются сигналы U₀(t_i) и -U_э(t_i), а выход соединен с входом счетчика, регистрирующего N таких переходов, изменения знака функции Sign [U₀(t_i)-U_э(t_i)].

Буфер 13 открывается и закрывается сигналом с выхода счетчика 12. Правая часть уравнения (2) в этом случае обращается в ноль, поэтому можно сразу определить комплексный параметр зарядки аккумулятора, постоянную времени T_j(t_i), которая характеризует инерционность объекта.

Сигналы с выходов цифровых интеграторов 7, 8 подаются на блок деления 9 и в момент t_i+1, когда [U₀(t_i)-U_э(t_i)]=0 или проходит через ноль, либо N раз подобным моментам на выходе блока деления регистрируется значение постоянной времени T_j(t_i) с учетом нелинейных характеристик объекта.

Предложенный цифровой идентификатор позволяет без дополнительной перенастройки блоков формирования коэффициентов, блоков умножения, интеграторов и блока деления в процессе нормальной эксплуатации при случайном входном сигнале с высокой точностью определять параметры зарядки аккумулятора в присутствии индустриальных помех.

Цифровой идентификатор параметров зарядки аккумуляторов, содержащий первый и второй блоки формирования коэффициентов, первый и второй блоки умножения, счетчик, первый и второй интеграторы, формирователь управляющего воздействия, блок деления и блок регистрации, причем выходы первого блока формирования коэффициентов подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков умножения, выходы которых соединены с входами соответствующих интеграторов, а выходы интеграторов - с входами блока деления, выход которого подключен к входу блока регистрации, первый выход второго блока формирования коэффициентов подключен к входу формирователя управляющего воздействия, выход которого соединен с входом счетчика, отличающееся тем, что оно содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи и буфер, причем входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей служат входами устройства, а выходы соединены с соответствующими блоками формирования коэффициентов, выполненными в форме цифровых БИХ-фильтров, второй выход второго блока формирования коэффициентов подключен к первому входу буфера, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход буфера - со вторыми входами первого и второго блоков умножения и все остальные блоки устройства выполнены цифровыми.

Изобретение относится к области автоматического регулирования авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), а именно к регулированию частоты вращения винтов турбовинтовых двигателей (ТВД).

Способ контроля производственного процесса и устройство для его осуществления // 2053535

Изобретение относится к системам управления и регулирования и может быть использовано для управления производственным процессом. .

Способ проверки исправности системы контроля расхода воды // 2029924

Система идентификации параметров нестационарного объекта с переменным запаздыванием // 2027214

Изобретение относится к идентификаторам параметров нестационарного объекта с переменным запаздыванием. .

Способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта // 2018900

Изобретение относится к технической кибернетике, предназначено для автоматизированного контроля и диагностики состояния пневмогидравлических систем энергетических установок.

Устройство для контроля электромагнитных реле // 2017197

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам, предназначенным для испытания реле и контакторов. .

Система идентификации параметров нестационарного нелинейного объекта управления с запаздыванием // 2003166

Система управления нестационарным объектом с восстановлением вектора состояния // 2003165

Изобретение относится к системам управления нестационарным объектом с восстановлением вектора состояния Целью изобретения является повышение точности и быстродействия упрощение системы управления нестационарным объектом при неполностью измеряемом векторе состояния объекта .

Устройство непрерывного контроля многопозиционного релейного коммутатора // 2454697

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля

Устройство для комплексного контроля датчиков подвижного объекта // 2461040

Изобретение относится к области комплексного контроля датчиков пилотажно-навигационного комплекса управления подвижного объекта, а также к средствам аппаратурно безызбыточного контроля ориентации и навигации летательных аппаратов, минимального веса, габаритов, энергопотребления, сложности и стоимости

Устройство идентификации параметров динамических систем на основе вариационных принципов // 2464615

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и предназначено для идентификации параметров динамических систем

Устройство определения технического состояния бортовых систем летательных аппаратов по результатам оценки параметров // 2544765

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и может быть использовано в автоматических и автоматизированных системах различного назначения для определения технического состояния по результатам идентификации параметров бортовых систем летательного аппарата. Техническим результатом является повышение эффективности определения технического состояния по результатам идентификации параметров бортовых систем летательного аппарата. Устройство содержит: блок хранения констант; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый блоки формирования произведения; блок формирования суммы; блок транспонирования; первый, второй блоки формирования разности; первый, второй, третий, четвертый блоки формирования функций , , , соответственно; первый, второй, третий, четвертый блоки интегрирования. 2 ил., 1 табл.

Устройство комплексного контроля инерциальной системы // 2546076

Изобретение относится к средствам контроля систем ориентации и навигации беспилотных и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности контроля параметров и обнаружения отказа. Устройство содержит датчики линейных ускорений, а также угловых скоростей объекта, преобразователи координат, функциональные преобразователи, сумматоры, схемы вычитания, дифференциаторы, умножители, задатчики смещения акселерометров по осям объекта и компараторы соединенные, сигналы в которых сравниваются с пороговыми значениями оценок точности измеренных и вычисленных ускорений. Устройство контроля одновременно измеряет абсолютные линейные, угловые скорости объекта акселерометрами, датчиками угловых скоростей и датчиками скоростей инерциальной навигационной системы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система и способ автоматизации системы на основе интерпретации древовидной последовательности операций // 2546563

Изобретение относится к системе и способу автоматизации системы. Технический результат заключается в автоматизации определения и выполнения операций, осуществляемых машиной или в ходе производственного процесса. Согласно представленным системе и способу автоматизации системы, интерпретатор генерирует и выполняет исполняемый код на основании команд, принимаемых в виде древовидной последовательности, которая содержит информацию о параллельных операциях для определения соответствующих процедур автоматизации. В основу определения древовидной последовательности может быть положен стандартизированный удобный для восприятия человеком и машиночитаемый формат, такой как, например, документ на языке XML. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ мутационного тестирования радиоэлектронной аппаратуры и ее управляющего программного обеспечения // 2549523

Изобретение относится к средствам тестирования радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат заключается в сокращении затрачиваемого времени и количества аппаратуры в процессе тестирования. Для этого предложен способ мутационного тестирования радиоэлектронной аппаратуры и ее управляющего программного обеспечения (ПО), заключающийся в том, что на языке описания аппаратуры создают проект исправной модели целевого устройства, имитирующей поведение его каналов ввода-вывода. Записывают получившийся проект модели в программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) устройства имитации неисправностей. Проводят тестирование на этой модели. На языках описания аппаратуры создают проект модели целевого устройства с неисправностями и записывают его в ПЛИС того же самого устройства имитации неисправностей. Проводят тестирование на этой модели. Сравнивают результаты тестирования от исправной и неисправной моделей. Если в процессе тестирования исправной модели неисправностей не обнаруживают, а при тестировании неисправной обнаруживают весь массив внесенных неисправностей, то радиоэлектронную аппаратуру или ее управляющее ПО считают прошедшими тестирование. 1 з.п. ф-лы.

Диагностика тока двухпроводного контура управления процессом // 2575693

Группа изобретений относится к передатчику параметра процесса. Технический результат - обеспечение точного способа обнаружения ошибок в диапазоне. Для этого предложен передатчик параметра процесса, содержащий: процессор, цифро-аналоговый (D/A) преобразователь, компонент управления контура, принимающий аналоговый сигнал и управляющий двухпроводным контуром управления процессом на основании напряжения, сгенерированного на резистивном элементе, и диагностический компонент контура, включающий в себя аналоговый компаратор, который сравнивает первое значение сигнала, указывающее на аналоговый сигнал от D/A преобразователя, со вторым значением сигнала, указывающим на выходной сигнал передатчика, чтобы определить, содержит ли выходной сигнал передатчика ошибку в диапазоне, и в ответ выводящий индикатор ошибки процессору, причем второе значение генерируется в зависимости от напряжения на резистивном элементе. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Комплекс для диагностирования системы управления в реальном времени // 2578851

Изобретение относится к области обработки информации с помощью электронно-вычислительных устройств, в частности протоколированию работы автоматизированных систем управления ракетно-космической техникой в реальном времени и диагностированию возможных неисправностей. Техническим результатом является осуществление фиксации цифровых параметров системы управления, устранение сбоев в работе системы управления, повышение надежности функционирования. Комплекс содержит блок регистрации параметров системы управления, блок кодирования данных, системную шину передающей части, блок связи, системную шину принимающей части, блок декодирования данных, блок ввода контрольных данных, блок анализа данных. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.