Устройство для автоматического контроля сложных объектов

 

офэ 3яцетоннк

Социалистический

Рееауоннн

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.05.75 (21) 2136404/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G 06F 15/46

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 03.08.77 (53) УДК 681.326.74 (088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Роменский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к,вычислительной и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле работоспособности различных радиоэлектронных объектов, например систем автоматического управления.

Известны устройства для автоматического контроля сложных объектов, содержащие коммутатор-нормализатор анализируемых сигналов, решающий блок, компаратор, анализатор, индикатор, блок управления, запоминающее устройсгво, генератор стимулирующих сигналов, подключенный выходом ко входу контролируемого объекта. Эти устройства позволяют производить только интегральную оценку работоспособности контролируемого объекта. Локализация неисправностей с помощью этаких устройств затруднительна. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для автоматического контроля сложных объектов, содержащее коммутатор-нормализатор, первые выход и вход которого соединены соответственно со входом и .выходом объекта контроля, генератор ст имулирующ их воздействий, выход которого соединен со вторым входом коммутатора-нормализатора, а вход — с первым выходом блока управления, решающий блок, выход которого соединен с перовым входом блока сравения, запоминающий блок, первые выход и вход которого соединены соответственно с первым входом и вторым выходом блока управления, а второй выход— со вторым входом блока сравнения, анализатор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход через индикатор соединен со вторым входом блока управления, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с третьим входом коммутатора-нормализатора и с управляющим входом решающего блока. С помощью этого устройства техническое состояние контролируемого объекта определяется на основе вычисляемых в процессе контроля коэффициентов аь Ьн дифференциального уравнения, описывающего динамические свойства контролируемого объекта где x(t) — входное воздействие;

y(t) — реакция объекта на это воздействие.

При этом искомые коэффициенты выражения (1) находятся |путем решения системы линейных алгебраических неоднородных уравнений

a + Ф () (— 1) тс т+, x (t) dt с=о о

561967

И т (— ()»)»» (,, у(t) и -(А=I О т

+ p," () К =о,)д,...Q, (2) о

rue Я.=п+т+1, 1)(1) — стимулирующие функции, Т вЂ” время наблюдения сигналов.

Из выражения (2) )видно, что при контроле сложных объектов с большим количеством динамичес(ких параметров Q затрудняется реализация генераторов производных стимулирующих функций 1)(/),,воспроизводящих с необходимой точностью указанные производные высокого порядка. Кроме того, при контроле с использованием соотношения (2) возникает проблема получения корректного решения системы уравнен(ий, что с помощью известного устройства достигнуть трудно.

Последнее при)водит к значительным погрешностям при о)пределени)и контролируемых параметро в.

Целью изобретения является (повышение досто(верности (контроля. В предлагаемом устройстве это дост)игается тем, что в него введены инверсный )преобразователь временного масштаба, блок апериодических звеш,ев первого поряд)ка, управляемый коммутатор и масштабирующий суммирующий блок, причем второй выход и четвертый вход коммутатора-нормализатора соединены соответственно со входом и выходом ин)версного (преобразователя )временного масштаба, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий выход коммутаторанормал)изатора соединен,с первым входом решающего блока и через (последовательно соединенные блок а)периодических звенье)в первого порядка, управляемый коммутатор и масшта бирующий сумм)ирующий блок — с группой входов решающего блока, шестой выход блока управления соединен с управляющими входами управляемого коммутатора и масштабирующего суммирующего блока.

На чертеже представлена функциональная схема,предлагаемого устройства.

Оно содержит объект контроля 1, коммутатор-нормализатор анализируемых сигналов 2, блок упра вления 3, генератор стимулирующих воздействий 4, инверсный преобразователь временного масштаба 5 анализируемых сигнало в, блок а)периодических звеньев первого порядка 6, управляемый коммутатор 7 фиксированных значений характер)истик мнимых частот указанных выше сигналов, масштабирующий суммирующий блок 8 с двумя группами управляемых сопротивлений, решающий блок 9, блок сравнения 10, запоминающий блок 11, анализатор 12 и индикатор 13. К объекту контроля 1 устройство подсоединяется через коммутатор-нормализатор 2. Программы контроля (и необходимые константы хранятся в запоминающем блоке 11.

По командам блока упра вления 3 устанавливаются в исходное состояние все блоки устройства, а на объект 1 в статическом состоянии генератор стимулирующих воздействий 4 через коммутатор-нормализатор 2 )выдает пробный сигнал x(t). В результате этого на выходе объекта 1 появляется реакция у(/). Сигналы х(t) и у(1) через коммутаторнормализатор 2 по соответствующим каналам поступают,на вход инверсного преобразователя временного масштаба 5, где производится их запись. Затем осуществляется воспроизведение сигнала у(т) в обратном порядке со скоростью, зависящей от соотношения дли15 тельности Т, его записанной реализации у()

1 и величин постоянных времени Т; =

hjg апериодических звеньев блока 6. Указанные соотношения определяются необходимым быстродейств)ием устройства и требованием выполнения с допустимой погрешностью условии т

У(а;„):-- (у(:)1 д., /=-1, 2,...aI. o

45 Полученные таким образом сигналы с помощью управляемого коммутатора 7 и масштабируюшего суммирующего блока 8 преобразуются и имеют вид

CI- — »,rI У(h(), i(— 1, 2,... Q, (3) где C; — коэффициент разложения функции у(т) по ортонормированной системе, базисных

55 функций (например, таких, как ортогонализированные экс)поненциальные функции, смещенные на интервал (О, со), ортонормированные функции Якоби и т. д.) вида

»/. (с): ) I>. j= I

60 (4) где ) ;), 6, — константы, определяемые видом функций ср, (т), 65 g — масштабный коэффициент.

Ix(-)1 -, =-0, 25 т (»

О» — )». ((j() l d О, I(30 где т — - текущее время воспроизведения, T(, -- длительность воспроизведения сигналов.

Считанный сигнал у(Т(,— -т) поступает через коммутатор-нормализатор 2 на апериодические звенья блока 6 .и вход решающего блока 9. На выходах апериодических звеньев в момент времени т= T(, фиксируются сигналы, пропорциональные выборкам характеристики мнимых частот У(Ь; ) сигнала у(т), определяемым при действительных значениях KQM40 плексной переменной p=h.;д

561!167

В решающем блоке 9 производится преобразо вание сигналов у(Ть — т) и С; согласно выражению ть

2 у (Т, —;) dc — g С, (5)

О 1=1 где,величина выбирается в за висимости от.количества определяемых коэффициентов выражения (1) . В блоке сравнения 10 производится сравнение величины в2 с ее допустимым значен ием Л, хранящимся,в запоминающем блоке 11. При этом различаются два случая.

Первый случай: е )A. По сигналу с блока управления 3 производится перестройка коммутирующих цепей управляемого,коммутатора 7 и управляемых сопротивлений первой группы масштабирующего суммирующего блока 8 (производится смена системы базисных функций). Вновь, выполняются операции (3), (5). Указанная последовательность операций повторяется до тех пор, пока не будет выполняться условие в2(Л. Второй случай: в2(A. По команде с блока управления 3 в решающем блоке 9 фиксируются сигналы

С; и т раз производится перестройка управляемых сопротивлений второй группы масштабирующего суммирующего блока 8 с фиксацией в pcIIIIIIoIIIем блоке 9, после каждой

IIcрестроики, величин

А= 1, 2,.,. и, "((1=1,2,,q

j=1

Затем управляющие сопротивления второй группы масштабирующего суммирующего блока 8 во"=ращаются в исходное состояние, апериодические звенья блока 6 освобождаются от запасенной в них энергии, а из инверсного преобразователя временного масштаба 5 через коммутатор-нормализатор 2 производится воспроизведение сигнала

x(Tg — т) с такой же скоростью, с которой осуществлялось считывание сигнала у (т1,— т) .

При этом на выходах апериодических звеньев блока 6 образуются сигналы, в момент времени т= Т1, пропорциональные выборкам характеристики мнимых частот x(h;,) сигнала х(т), соответствующим значениям p=h; — h. -.

x(hj„) = (x() l с6. о

Указанные сигналы управляемым коммутатором 7 и масштабирующим суммирующим блоком 8 преобразуются согласно выражению п, Ci I,= Qr;jõ(h, ), i = 1, 2,... Q.

j=l

Полученные сигналы G;, фиксируются в решающем блоке 9. Далее выполняются и раз те же самые операции, что и при получении величин Hzh. При этом определяются и фиксируются величины

l =- 1, 2,... h, GI = Qrl (h „) x(z ), 1=-1

53

6

11а основашш полученных всличш1 C;, Hlh, G;, G;, в решающем блоке 9 осуществляется вычисление .искомых коэффициентов àI, llh выражения (1) путем решения системы линейных алгебраических уравнений

С, =- а,6;, — »; д„Н;, (6)

h=1

Корректность решения системы уравнений (6) обеспечивается выбором такой ортономированной системы функций 11 ; (т) вида (4), чтобы выполнялось условие е2(Л (процедура выбора указанной базисной системы Описывалась выше при рассмотрении первого случая) . Сигналы, пропорциональные искомым коэффициентам а1„bh, кодируются и поступают в блок сравнения 10, где полученные коды сравниваются с: pa»I1111111IIIc» в запоминающем блоке 11. Результаты сравнения поступают в анализатор 12, где осуществляется их логическая обработка и формируются управляющие сигналы для индикатора 13.

Использование в предлагаемом устройствс блока апериодических звсньсв первого рода вместо блока генераторов стимулирующих функций и IIx производных, а также. наличие управляемого коммутатора II масштабирующсго суммирущего бло и с двумя группами управляемых сопротивлений, автоматически перестраиваемых в процессе контроля при выборе ортонормированной базисной системы функций, значительно повышает точность и помехозащищенность контроля.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля сл02ены" Объектов, содержащее коммутатор нормализатор, первые выход и вход которого соединены соот ветственно со входом и выходом объекта контроля. генератор стимулирующих воздействий, выход которого соединен со вторым входом коммутатора-нормализатора, а вход — с первым выходом блока упра влсния, решающий блок, выход которого соединен с первым входом блока сравения, запоминающий блок, первые выход и вход которого соединены соответственно с первым входом и вторым выходом блока управления, а второй выход — со вторым iBxogoxl блока сравнения, анализатор, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход через индикатор соединен со вторым входом блока управления, третий и четьсртый выходы блока управления соединены соответственно с третьим входом коммутатора-нормализатора и с управляющим входом решающего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введены инверсный преобразователь временного масштаба, блок апериодпческих звеньев первого порядка, управляемый коммутатор и масштабирующий суммирующий блок, причем второи:выход и четвертый вход коммутатора-нормализатора соединены

СООтВЕтСтВЕННО CO RxоДОМ И ВЫХОДОМ ИНВЕРССоставитель В. Крылова

Тсхред Н. Аук

Редактор Л. Тюрина

Корректор А. Степанова

Заказ 1536/7 Изд. М 527 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, 1заушская паб., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, 2 ного преобразователя временного масштаба, управляющий, вход которого соединен с пятым выходом блока управления, третий выход коммутатора-нормалиаатора соединен с первым входом решающего блока и через последовательно соединенные блок апериодических звеньев первого 1порядка, управляемый коммутатор и масштабирующий суммирующий блок — с группой входо|в решающего блока, шестой выход блока управления соединен с управляющими входами управляемого коммутатора и масштабирующего суммирующего блока.