Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из соответствующих блоков, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок. Затем производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок. Далее вычисляют бинарные диагностические признаки, по единичному значению которого определяют структурный блок с дефектом. Уменьшаются аппаратные и программные затраты. 1 ил.

 

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.

Известен способ поиска неисправного блока в динамической системе (Способ поиска неисправного блока в динамической системе: пат. 2435189 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2009123999/08; заявл. 23.06.2009; опубл. 27.11.2011, Бюл. №33).

Недостатком этого способа является то, что он предполагает использование сложных диагностических признаков наличия дефекта в структурном блоке системы.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе: пат. 2461861 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.С. - №2011140376/08; заявл. 04.10.2011; опубл. 20.09.2012, Бюл. №26).

Недостатком этого способа является то, что он использует вычисление знаков передач сигналов от выходов блоков до контрольных точек.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение аппаратных и программных затрат, связанных с реализацией вычисления знаков передач сигналов от выходов блоков до контрольных точек.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t ∈ [0, TK] в k контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k системы, для чего в момент подачи входного сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где , путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Tк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют, фиксируют число m рассматриваемых блоков системы, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений для m блоков, для чего поочередно в каждый блок динамической системы вводят пробное отклонение параметра передаточной функции и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра интегрирования α и входного сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений Pji(α), j=1, …, k; i=1, …, m регистрируют, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров разных структурных блоков ΔPji(α) = Pji(α) - Fj ном(α), j=1, …, k; i=1, …, m, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений для дефектов sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра интегрирования α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α) = Fj(α) - Fj ном(α), j=1, …, k, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j=1, …, k.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров разных структурных блоков из соотношения sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k по формуле:

Поскольку операция есть операция эквивалентности, то выражение (1) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов sign(ΔPji(α)), j=1, …, k и sign(ΔFj(α)), j=1, …, k для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора пробных отклонений параметров для i-го блока inv(sign(ΔPji(α))), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k по формуле:

Поскольку операция есть операция эквивалентности, то выражение (2) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов inv(sign(ΔPji(α))), j=1, …, k. и sign(ΔFj(α)), j=1, …, k для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

Первое слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров разных структурных блоков, второе слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с инвертированными элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров разных структурных блоков. Инверсия вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров разных структурных блоков учитывает возможность проявления дефекта одного и того же блока как со знаком плюс (например увеличение значения параметра блока), так и со знаком минус (например уменьшение значения параметра блока).

По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

Таким образом, предлагаемый способ поиска неисправного блока сводится к выполнению следующих операций:

1. В качестве динамической системы рассматривают систему, состоящую из произвольно соединенных m динамических блоков.

2. Предварительно определяют время контроля ТКПП, где ТПП - время переходного процесса системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.

3. Определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения .

4. Фиксируют число контрольных точек k.

5. Предварительно определяют векторы знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели sign(ΔPi(α)), i=1, …, m, полученные в результате пробных отклонений i-го номера каждого из m дефектов блоков и определенного выше параметра интегрального преобразования α, для чего выполняют пункты 6-10.

6. Подают тестовый сигнал x(t) (единичный ступенчатый, линейно возрастающий, прямоугольный импульсный и т.д.) на вход системы управления с номинальными характеристиками. Принципиальных ограничений на вид входного тестового воздействия предлагаемый способ не предусматривает.

7. Регистрируют реакцию системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t ∈ [0, ТК] в k контрольных точках и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование выходных сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где , для чего сигналы системы управления подают на первые входы k блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют.

8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений каждого из m дефектов блоков, для чего поочередно для каждого параметра разных структурных блоков динамической системы вводят пробное отклонение этого параметра передаточной функции и выполняют пункты 6 и 7 для одного и того же входного сигнала x(t). Полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с пробными отклонениями Pji(α), j=1, …, k;, i=1, …, m регистрируют.

9. Определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров структурных блоков ΔPji(α) = Pji(α) - Fj ном(α), j=1, …, k; i=1, …, m.

10. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров блоков по формуле sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m.

11. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t).

12. Определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k, осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7 применительно к контролируемой системе.

13. Определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α) = Fj(α) - Fj ном(α), j=1, …, k.

14. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для к контрольных точек от номинальных значении sign(ΔFj(α)), j=1, …, k.

15. Производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров i-го блока sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k по формуле:

, i=1, …, m.

16. Производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров i-го блока inv(sign(ΔPji(α))), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k по формуле:

, i=1, …, m.

17. Производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

, i=1, …, m.

18. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефекта для системы, структурная схема которой представлена на рисунке (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).

Передаточные функции блоков:

; ; ,

номинальные значения параметров: K1=1; T1=5 с; K2=1; Т2=1 с; K3=1; Т3=5 с.

При поиске одиночного дефекта в виде отклонения постоянной времени Т1=4 с (дефект №1) в первом звене путем подачи ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметра α=0.5 и Тк=10 с получены значения бинарных диагностических признаков наличия дефекта по формуле (3) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков. Дефект, вычисленный по формуле (3), дает следующие значения бинарных диагностических признаков: J1=1; J2=0; J3=0.

Моделирование процессов поиска дефектов во втором и третьем блоках для данного объекта диагностирования, при том же параметре интегрирования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения бинарных указателей:

При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Т2 на 20%, дефект №2): J1=0; J2=1; J3=0.

При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Т3 на 20%, дефект №3): J1=0; J2=0; J3=1.

Единичное значение бинарного диагностического признака во всех случаях правильно определяет дефектный блок.

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля Тк≥Тпп, где Тпп - время переходного процесса системы, определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения , используют тестовый сигнал на интервале t ∈ [0, Тк], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, полученные для вещественных значений параметра α, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию объекта диагностирования и реакцию заведомо исправной системы ƒj ном (t), j=1, …, k на интервале t ∈ [0, TK] в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k исправной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование выходных сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами , где, путем подачи на первые входы k блоков перемножения выходных сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал , выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном (α), j=1, …, k регистрируют, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном (α), j=1, …, k, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj (α)), j=1, …, k, производят вычисление бинарных диагностических признаков, по единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом, отличающийся тем, что определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из соответствующих блоков sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=l, …, m, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока sign(ΔPji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле , производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока inv(sign(ΔPji(α))), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле , производят вычисление бинарных диагностических признаков:

, по единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода сжатого воздуха для определения суммарного расхода сжатого воздуха, используемого на всей производственной линии, имеющей множество объектов технологического оборудования, которые используют сжатый воздух.

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода сжатого воздуха для определения суммарного расхода сжатого воздуха, используемого на всей производственной линии, имеющей множество объектов технологического оборудования, которые используют сжатый воздух.

Заявленное изобретение относится к способу контроля исправности интегрированных блоков датчиков (ИБД). Способ заключается в том, что сравнивают назначенные пороговые величины, после включения бесплатформенной инерциальной системы (БИНС) осуществляют ускоренную проверку исправности навигационных датчиков в статическом положении определенным образом, если условия проверки выполняются, включают сигнал «Запуск разрешен», включают непрерывный контроль, используя резервные датчики, используя четырехкратное резервирование определенным образом, сравнивая их показания с показаниями датчиков основной навигационной системы.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение скорости и качества диагностики.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат заключается в повышении точности передаваемой информации для обеспечения безопасности рабочего.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат заключается в повышении точности передаваемой информации для обеспечения безопасности рабочего.

Изобретение относится к способу и системе для прогнозирования операций по техническому обслуживанию, которые должны применяться к двигателю летательного аппарата, включающему в себя множество компонентов, отслеживаемых счетчиками повреждений, каждый из которых ограничен соответствующим верхним значением.

Изобретение относится к способу и системе для прогнозирования операций по техническому обслуживанию, которые должны применяться к двигателю летательного аппарата, включающему в себя множество компонентов, отслеживаемых счетчиками повреждений, каждый из которых ограничен соответствующим верхним значением.

Изобретение относится к способу контроля электромеханической приводной системы, содержащей инвертор, двигатель и привод. Для контроля электромеханической системы оценивают определенным образом падение напряжения питания двигателя, связанное с дефектами инвертора, оценивают коэффициент электромагнитного момента двигателя с учетом оценочного падения напряжения и рабочих данных, вычисляют электромагнитный момент двигателя на основании коэффициента электромагнитного момента и рабочих данных определенным образом.

Изобретение относится к способу контроля электромеханической приводной системы, содержащей инвертор, двигатель и привод. Для контроля электромеханической системы оценивают определенным образом падение напряжения питания двигателя, связанное с дефектами инвертора, оценивают коэффициент электромагнитного момента двигателя с учетом оценочного падения напряжения и рабочих данных, вычисляют электромагнитный момент двигателя на основании коэффициента электромагнитного момента и рабочих данных определенным образом.

Настоящее изобретение относится к способу определения расхода сжатого воздуха для определения суммарного расхода сжатого воздуха, используемого на всей производственной линии, имеющей множество объектов технологического оборудования, которые используют сжатый воздух.

Изобретение относится к области моделирования. Техническим результатом является повышение достоверности оценки моделируемых процессов.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат – повышение скорости и качества диагностики.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат заключается в повышении точности передаваемой информации для обеспечения безопасности рабочего.

Изобретение относится к способу и системе для прогнозирования операций по техническому обслуживанию, которые должны применяться к двигателю летательного аппарата, включающему в себя множество компонентов, отслеживаемых счетчиками повреждений, каждый из которых ограничен соответствующим верхним значением.

Изобретение относится к способу контроля электромеханической приводной системы, содержащей инвертор, двигатель и привод. Для контроля электромеханической системы оценивают определенным образом падение напряжения питания двигателя, связанное с дефектами инвертора, оценивают коэффициент электромагнитного момента двигателя с учетом оценочного падения напряжения и рабочих данных, вычисляют электромагнитный момент двигателя на основании коэффициента электромагнитного момента и рабочих данных определенным образом.

Группа изобретений относится к компьютерно-реализованному способу и системе для удаленного мониторинга и прогнозирования остаточных ресурсов компонентов турбоагрегата.

Изобретение относится к технике связи. Технический результат - разработка такого средства мониторинга кабельных соединений с использованием сигналов установки соединения Ethernet, которое позволит идентифицировать порт коммутационной панели, куда подключен порт сетевого устройства, без установки сетевого соединения, и не применяя рефлектометр.

Изобретение относится к системам диагностики. В способе диагностирования неисправности диагностируют неисправность объекта наблюдения, имеющего рабочее состояние, включающее в себя неустойчивое состояние.

Изобретение относится к математическому моделированию. Способ адаптивного управления качеством технически сложного изделия вдоль жизненного цикла на основе динамических моделей представляет собой циклически повторяющийся процесс пошагового определения целевого состояния качества изделия, построения на каждом шаге эталонной траектории изменения качества изделия.

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из соответствующих блоков, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок. Затем производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок. Далее вычисляют бинарные диагностические признаки, по единичному значению которого определяют структурный блок с дефектом. Уменьшаются аппаратные и программные затраты. 1 ил.

Наверх