Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов

 

Йит ьитио" тех вийей фте5в оное

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»> 558280

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.01.75 (21) 2091334/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) М. Кл. G 06F 15/46

G 05В 23/02

Государственный комите

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.396(088.8) (72) Авторы изобретения

М. Я. Авхач, И, A. Краснов и 1О. А. Светликов

Ленинградский институт водного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦЪ| ОБЛАСТИ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к надежности и технической диагностике и может быть использовано при определении границ области работоспособности технических объектов.

Известно устройство для определения области работоспособности, содержащее блок вычисления среднего значения, блок вычисления стандартного отклонения и блок выдачи результатов; в устройстве реализован метод статистических испытаний. Однако оно имеет малое быстродействие, так как при определении границы области работоспособности в нем происходит перебор лишних состояний технических объектов.

Известно другое устройство для определения области работоспособности технических объектов, в котором реализован метод матричных испытаний, содержащее счетно-решающее устройство, блок магнитных лент и считывающее устройство. Это известное устройство имеет также малое быстродействие, так как матричные испытания требуют перебора всех возможных состояний объекта и выделения из них граничных состояний, что черезвычайно трудоемко даже при небольшом числе параметров. Еще одно известное устройство для определения границы области работоспособности непрерывной и-мерной технической системы содержит потенциометры, делитель напряжения, регистрирующий блок и и сумматоров. Малое быстродействие этого устройства обусловлено тем, что при одном цикле измерения определяется только одна граничная точка, лежащая на границе области работоспособности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее делители напряжения, 10 вы>полненные на потенциометрах, подвижные контакты которых соединены с входами блока установки допусков, логический и регистрирующий блоки. Это устройство характеризуется необходимостью априорного знания

15 координат начальной рабочей точки внутри области работоспособности и недостаточным быстродействием, так как в одном цикле измерения определяется лишь одна точка, лежащая на границе области работоспособно20 сти.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности работы. В описываемом устройстве это достигается тем, что в него введены генератор линейно изменяюще25 гося напряжения и блок совпадения, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего блока, установочные входы — с соответствующими выходами блока установки допусков, а управляющий

30 вход — с выходом логического блока, входы

558280

55 (1) (2) 60

65 которого соединены с соответствующими подвижными контактами потенциометров делителей напряжения, выходы которых соединены с выходами генератора линейно-изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 приведена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 — график зависимости от времени выходного напряжения генератора линейно-изменяющегося напряжения; на фиг. 3 — график процесса построения границы области работоспособности технических объектов в двухмерном пространстве первичных параметров при трех циклах (I, II и III) определения граничных точек.

На чертежах приняты обозначения: вых, (t) Выходное напряжение генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) в функции времени;

4„ 4„ ° . — моменты времени, при которых живых. () = (в|акс, (где /маис. MBKcHMBJIbHoe значение вых. () ) 1

/„, 4Ä ....— моменты времени начала работы ГЛИН;

Х1м„, Х н. — СООТВЕТСТВЕННО МаКСИМаЛЬ1мин. ное и минимальное дону стимые значения первичного параметра x>, x,„„,, х,„„„— соответственно максимальное и минимальное допустимые значения первичного параметра х2,. х ь х z, ... — координаты граничных значений параметров хь х2, Устройство содержит генератор линейно-изменяющегося напряжения 1, логический блок

2, блок установки допусков 3, имеющий и уставок 4, блок совпадений 5, имеющий и двухвходовых элементов «И» б и и-входовый элемент «И» 7, регистрирующий блок 8 и и потенциометров R>, Rg, ..., R;, ..., R . Выходы потенциометров соединены со входами генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) 1, а их подвижные контакты соединены с соответствующими входами логического блока 2 и уставок 4 блока установки допусков 3. Выходы уставок 4 соединены с первыми входами соответствующих элементов

«И» б блока совпадений 5, со вторыми входами которых соединен выход логического блока 2. Выходы элементов «И» 6 и элемента «И» 7, входы которого соединены с выходами элементов «И» 6, соединены с соответствующими входами регистрирующего блока 8.

Принцип работы устройства состоит в реализации зависимости всех первичных параметров, определяющих работоспособность технического объекта, от одного дополнительного параметра в соответствии с уравнениями или

f =xJ =3 =х =а, где х; — вектор, определяющий некоторые произвольные значения первичных параметров, (t =I, 2, ...);

Зо

50 а, Π— векторы, определяющие предельные значения (максимальные или минимальные, соответственно) функции работоспособности, называемые условиями работоспособности, т. е. те ограничения, накладываемые на выходные параметры объекта, нарушение которых приводит к потере работоспособности объекта; т — безразмерный параметр, изменяющийся от О до оо; — функция работоспособности объекта, которая определяет цель и назначение объекта и изменяется в заранее заданных |пределах, определяемых условиями работоспособности.

Приведенные векторные выражения справедливы только для непрерывных объектов и представляют собой совокупность прямых, соединяющих начало координат с точками

x I, (k=1, 2,...), лежащими на границе области А работоспособности. Эти прямые как бы

«рассекают» область работоспособности. Количество таких прямых может быть произвольным. Точки, лежащие на границе области работоспособности, соответствующие определенным значениям первичных параметров, находятся при решении уравнений (1) и (2) при определенном т. При этом должно удовлетворяться неравенство

Хмин 4 Хм С Хмакс где хмакс. Хмин, векторы, определяЮщне предельные (максимальные или минимальные) значения первичных параметров.

В i-ю уставку 4 (i= 1, п) блока установки допусков 3 вводят два пороговых значения х,„„„и х,„„,, где х,„„н и х,м„, — минимальное и максимальное нормированные допустимые значения i-го параметра первичного параметра, соответственно. На потенциометрах Яь Rg, ..., R, ..., R устанавливается первая комбинация нормированных произвольных значений первичных параметров xl (х1ь x2), ..., хч, ..., х„ ): на R> — xi, íà Rq — х2ь ..., íà R; — х;„..., на

R — х„ь Затем с выхода ГЛИН 1 в момент времени t„(cM. фиг. 2) подается линейно-изменяющееся напряжение вых () — "> где т=с t; с в некоторая с= 1);

1 — время.

Максимальное значение выходного напряжения ГЛИН 1 макс. - х (: I > +)

С подвижного контакта i-го потенциометра

R„. снимается величина у,=ха т, которая подается на i-й вход логического блока 2, реализующего функцию работоспособности и на вход i-й уставки 4 блока установки допусков 3, которая контролирует нахождение

558280

55 величины у; в заранее заданных пределах, т. е. х,„

Если эти неравенства удовлетворяются, то на соответствующих выходах блока установки допусков 3 появляются сигналы, равные у;, которые подаются на первый вход соответствующего элемента «И» 6 блока совпадений 5. Если хотя бы одно из неравенств не удовлетворяется, например для у1+1, то сигнал на выходе (i+1)-й уставки равен нулю.

Логический блок 2 непрерывно вычисляет величину

7=7(3(т=(т ° т." " ""тя.

В момент выполнения равенства функции работоспособности одному из условий работоспособности, например f = а (при = »), с выхода логического блока 2 подается сигнал на управляющий вход блока совпадения

5, При т=т11 в блоке установки допусков 3 проверяется справедливость выполнения неравенств х,„„„C х,, = х„ „<= х, (1 = 1, n). (3)

Если неравенства удовлетворяются, то с выхода уставок 4 подаются сигналы, равные х,ь на первые входы элементов «И» 6, на вторые входы которых при т=т11 подается сигнал с выхода логического блока 2. В момент совпадения сигналов на входах соответствующих элементов «И» 6 на их выходах появляются сигналы, равные х 1, которые подаются на соответствующие входы элемента

«И» 7 и регистрирующего блока 8.

Если в момент времени т11 удовлетворяется система неравенств (3), то с выхода элемента «И» 7 на соответствующий вход регистрирующего блока 8 подается сигнал, по которому регистрирующий блок 8 регистрирует координаты граничной точки

Г 1 1 I

Х1(Х11 — Хы <»i Х21 — Хк1 <,1,, ° Хц:

= К„ „,... Х„1 = Х„, „), которые лежат на границе области работоспособности. При этом определяется первая точка, лежащая на границе области работоспособности.

Аналогично при f=b в момент времени т12 при удовлетворении неравенств

Х1 Х12 — Х11 1к (Х1 (i — 1 n) регистрируются значения первичных параметров

f Г

Х2 (Х12 Хы rat Х22: Х1к i a> Х 12= Х11 т12>

Х n2 — Хк1 тx s)

35 лежащих на границе области работоспособности и т д

Процесс определения граничных точек области работоспособности продолжается до к,. При к, вы«. () =О

Таким образом, за один цикл измерения (1„— 4„) определяются две граничные точки, В промежуток времени (t„,— t„) на потенциометрах Я1, R2, ..., R;, ..., R> устанавливается вторая комбинация нормированных произвольных значений первичных параметров х2 (х12, х22, ...,х;2, ...,х,„2). Затем при 1„. (см. фиг. 2) с выхода ГЛИН 1 подается сигнал

11вык, () =т, И ЦИКЛ ИЗМЕрЕНИя ПОВтОряЕтСя для следующих точек, лежащих на границе области работоспособности технических объектов. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет определена граница области работоспособности с заданной точностью. Соединяя граничные точки, .получают границу области работоспособности в виде многогранника, который лежит в истинной области работоспособности.

Если первичные параметры имеют одинаковую размерность, то процесс нормировки можно не производить.

В результате применения описываемого устройства повышаются быстродействие и точность определения границы области работоспособности непрерывных технических объектов, что способствует сокращению времени реагирования на различного рода кризисные ситуации, например отказы, возникающие в объекте.

Формула изобретения

Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее делители напряжения, выполненные на потенциометрах, .подвижные контакты которых соединены с входами блока установки допусков, логический и регистрирующий блоки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, в него введены генератор линейноизменяющегося напряжения и блок совпадения, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего блока, установочные входы — с соответствующими выходами блока установки допусков, а управляющий вход — с выходом логического блока, входы которого соединены с соответствующими подвижными контактами потенциометров делителей напряжения, выходы которых .соединены с выходами генератора линейно-изменяющегося напряжения, 558280 и!сН

Х2 х смак с.

Х амин.

Х мин.

> макс, Фиг.5

Корректор О Тюрина

Редактор Л. Тюрина

Заказ 1258/!5 Изд. № 15 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Рауупокая наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

%гк(! мак

Составитель В. Максимов

Техред М. Семенов