Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов

 

О П Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Сеюз Сааетских

Сат4иалистнчесвих

NCllf6NNC . ю 773575 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 12. 02. 79 (2f) 2726518/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (5C)W Клз

6 05 В 23/02

G 06 F 15/46

Гвсуявретвеняый квиятет

С С.СР пв яеляи изобретений н вткритий

Опубликовано 23.1ц80. бюллетень 39 (53) УДК 681. 326 (088.8) Дата опубликования описания 25.1-0.80

{72) Авторы изобретения

И. A. Краснов, Ю. В. Юдин, М. Я. Авхач и Е. Н. Климов (71) Заявитель

Ленинградский институт водного транспорта (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦЫ ОБЛАСТИ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к техничес кой диагностике и может быть использовано для определения границы области работоспособности непрерывных технических объектов или процессов. 5

Известно устройство для определе- . ния границы области работоспособности реализующее способ контурного обхода и содержащее два реверсивных счетчика, счетчик, логический блок, ре- 10 гистрирующий блок, блок памяти, блок уставок, .блок переключений, блок вычислений отклонений параметров (1) .

Недостатком дайного устройства является то, что область работоспособ- f5 ности строится только в пространстве двух первичных параметров, а способ контурного обхода предусматривает дискретное изменение первичных параметров, что обуславливает появление 20 методической погрешности s определеНии координат граничных точек области работоспособности.

Известно также устройство для определения границы области работо- 25 способности технических объектов, реализующее способ "секущих" и содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, блок установки допусков, блок совпадений, п-входовый . 30

2 элемент И, регистрирующий блок и и потенциометров (2) .

Недостатками данного устройства являются: воэможность "холостых" ходов, когда секция проходит мимо не только области работоспособности, но и области допустимых значений; при проиэвольнсм выборе направляющих коэффициентов секущей возможно наложение одной секущей на другую, ранее проведенную; неизвестен критерий "останова" процесса поиска граничных точек методсм "секущих"; граница области работоспособности имеет сложную форму, что затрудняет ее дальнейшее использование.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения границы области работоспосОбности технических объектов, содержащее п потенциометров, включенных параллельыо генератору линейно-падающего ступенчатого напряжения, и первых блоков установки допусков, шины питания которых подключены к первому и второму выходам генератора линейно-возрастающего ступенчатого напряжения, входы773575 к единичньм выходам соответствующих пряжения, входы генераторов линейноразрядов двоичного и-разрядного счет- падающего и линейно-возрастающего стучика, а выходы — к первым. входам сопенчатых напряжений подсоединены к выответствующих и сумматоров, ко вто- ходу логического блока ° рьм входам которых подключены под- На фиг. 1 представлена функциональвижные контакты и потенциометры, вы- 5 ная схема устройства для определения ходы сумматоров соединены с соответ- границы области работоспособности техствующими входами логического и реги- »гр т и ю его блоков, выход логическо- нических объектов; на иг. — схема блока установки допусков; на фиг. 3го блока соединен с (и-1)-И входом график зависимости от времени выегист и ющего блока и с первьм вхо- гр )Q ходных напряжений генераторов линейом гене ато а линейно-возрастающего но-ступенчатого напряжения; на фиг,4ступен ато ст пенчатого напряжения, ко второму график процесса построения границы хо кото ого подключен выход элеобласти работоспособности в двухмермента ад р, д р мента эа е жки выход регистрируюном пространстве первичных параметичного и- азрядного счетчика и эле- .)$ Ров1 ичного и-разряди г с терпретация процесса определения допусков на первичные параметры методом

Недостатками данного устройства диагоналей. являются:

На фиг. 3-5 приняты следующие необходимость априорного знания . обозначения: координат начальной рабочей точки нератора линейно-возрастающего ступенаботоспособности, 1 недостаточное быстродействие, обусловленное тем, что в дц ц к е

Ч (t)=(1- ) — в ходное напряжение ка, лежащая н р ц жа ая на г анице области рабо25 генератора линейно-падающего ступентоспособности; чатого напряжения (ГЛПСН) в функции при определении контрольных допусков на первичные парам р р— ет ы on е- времени, е, с ... — моменты времени, с деляющие работоспособность объекта, которого выходные напряжения

ГЛПСН в течение времени Ь остаются лать 2" циклов определения гранич- ЗО ! ть г анич- постоянными; ных точек, чтобы определ! р — моменты времени, при коННе значения первичных параметровg к ) () лежащих на границе допусково1! области. торс ч " lily» 12 ° где,д»

Цель изобретения - расширение функ-З5 ное значение Ч (t); циональных возможностей и повыаение быстродействия устройства. чала работй ГЛВСН и ГЛСПН>

Зта цель достигается тем, что в Х .„, X, „- соответственно миниустройство-для определения границы мальное и максимальное допустимые области работоспособности техничес- значения первичного параметра х.1, ких объектов, содержащее генератор Х „, Х,щ -,.

Х вЂ” соответственно милинейно-падающего ступенчатого на- нимальйое и максимальное допустимые пряжения, и первых блоков установки допусков, шины питания которых подключены к первому и второму выходам координаты граничны аничных значений пергенератора линейно-возрастающего сту- 45 вичных параметров; пенчатого напряжения, входы — к еди- P — область до ус и ть on стимых значений ничньм выходам соответствующих раэ- первичных параметров, ограниченная рядов двоичного n — разрядного счетчика, а выходы — к первым входам соответствующих п сумматоров, выходы 5Q метров сумматоров соединены с соответствую- бласть аботоспособности техщими входаии логического и регистри-. нического объекта, т.е. множество ующего блоКов, выход логического физически реализуемых значений перблока соединен с (п 1)H входом регист- вичных параметров, при которых удови ующего блока введены дополнитель- . летворяются требования, предъявляеI бъект но и вторых блоков установки допусков, мые к техническому объ у, Ш ины питания которых подключены к 0 — допусковая область, при навыходам генератора линейно-падающего хождении внутри которой первич ых н ступенчатого напряжения, входы — к нулевьи выходам соответствующих разрядов двоичного п-разрядного счетчи- 60 ботоспособньж. ка, а выходы — ко вторыч входам со- Устройство содержит генераторы ответствующих сумматоров, ко входу линейно-возрастающего 1 и линейнодвоичного и -раэр о n — аэрядного счетчика под падающего 2 ступенчатых напряжений, соединен третий выход генератора ли- 2 и блоков 3,4 установки допусков, нейно-возрастающего ступенчатого на- б5 двоичный и-разрядный счетчик 5, ло773575 или

f (17) = > (3) или (4) где Х„(i =1, и) или гический блок б, регистрирующий «

7, и сумматоров 8.

Шины питания и блоков 3 установки допусков подключены к первому и второму выходам генератора 1 линейноноэрастающего напряжения. Ыины питания и блоков 4 подключены к первому и второму выходам генератора 2 линейно-падающего напряжения. Входы и блоков 3 установки допусков соединены с единичными выходами, а входы и блоков 4 установки допусков соединены с нулевыми выходами соответствующих разрядон двоичного и-разрядного счетчика 5. Выходы 2 и олокон 3 и 4 установки допусков подключены к соответствующим входам сумматоров 8, выходы которых соединены с соответствующими входами логического

6 и регистрирующего 7 блоков. Входы генераторов линейно-возрастающего 1 и линейно-падающего 2 ступенчатых напряжений, (nti) -ый вход регистрирующего блока 7 подсоединены к выходу, логического блока б. Ко нходу двоичного и-разрядного счетчика 5 подсоединен третий выход генератора

1 линейно-возрастающего ступенчатого напряжения.

Блок установки допусков (фиг.2) содержит потенциометр 9 с двумя под-. вижными контактами 10, 11 и ключ 12 °

Входы ключа 12 соединены с подвижным контактом 10 и с соответствующим выходом соответствующего разряда счетчика 5.

Устройство предназначено для определения координат граничных точек области работоспособности G, под которой понимается множество значений первичных параметров, при которых удовлетворяются требования, предъявляемые к техническому объекту, т.е. виполняются условия текущее значение i -го первичного параметра, число первичных параметрон, некторы, определяющие предельные значения функции работоспособности, называемые условиями работоспособности, т.е. ограничения, накладынаемые на выходные параметры объекта, нарушение которых приводит к потере работоспособ- ности;

à — функция работоспособности, которая определяет назначение объекта и изменяется в заранее заданных пределах, называемых условиями работоспособности

Принцип работы предлагаемого устройстна состоит в реализации зависимости всех первичных параметров, определяющих работоспособность технического объекта, от одного дополнительного параметра t в соответствии с уравнениями 4 "imav Xi in(И, () 20 где X- ., X. - соответственно ми Ю и max нимальное и максимальное допустимые значения i-ro (i-=!,п) первично25 ro параметра;

t — безразмерный параметр, изменяющийся от 0 до 1.

Граничные значения первичных параметров находятся.при решении уравнений относительно одного неизвестного с, где f =(„, f,..., f;,...,,).

Векторные выражения (3) и (4)справедливы только для непрерывных объектов и представляют собой совокупность прямых, соединяющих противо40 положные вершины гиперпараллелепипеда р, не имеющих общих координат друг с другом. Гиперпараллелепипед

Р задается значениями X„; и Х„

Число таких прямых рани о™

45 КооРдинаты граничных точек области работоспособности находятся по выражению см» . о)„

Х Х4 той + л пни

55 (г где t — решение уравнения (3) нли(4)

Устройство работает следующим образом.

В i ì блоке 3 и 4 установки допусков (=Г,п) при помощи подвижного

40 (онтакта 10 устанавливается нормированное значение первичного параметра, равное X; ., а при помощи подвижного контакта 11 — нормированное значение первичного параметра, равное Х„

65 При помощи логического блока б реали773575 второй точки, лежащей на границе области работоспособности зуется функция работоспособности f

В исходном состоянии в счетчике 5 записано число, равное нулю. Поэтому сигнал на единичном выходе каждого разряда счетчика 5 равен нулю (Q; О, 1 1,n), а сигнал на нулевом выходе где каждого разряда счетчика 5 равен единице (О =1, iТ,n). Следовательно, ключ 12 в каждом блоке 3 установки допусков закрыт, а.в каждом блоке 4 установки допусков ключ 12 открыт.

На выход каждого блока 3 установки допусков подается сигнал с контакта 11, а на выход каждого блока 4 установки допусков подается сигнал с контакта 10. Таким образом, на потенцнометрах 9 блоков 3 установки допус- 5 ков.устанавливается комбинация параметров Х„ /В=.1 (Х,, Х „,,... Х„ а на потенциометрах 9 блоков 4 установки допусков устанавливается комбинация допусков Х (Х ., Х ... Щ .„). (i) (М ю4ИХ Ъ МЮ44 Х .

Процесс определения граничных точек области работоспособности продолжается до

Таким образом, эа один цикл измерения (й„.1- t„) определяются две граничные точки.

В момент времени, когда V„ = V с выхода генератора 1 на вход счетчика 5 подается импульс, благодаря чему s нем записывается двоичное число, равное "1".

На единичном выходе первого разряда счетчика 5 появляется сигнал (Я 1), который подается на вход клю-. ча 12 блока 3 установки допусков.

На выход первого блока 3 установки допусков подается сигнал с контакта

10. Таким образом, на потенциометрах

9 блоков 3 установки допусков устанавливается следующая комбинация па»(м/р= "" i (Х Мн Хрлмах " " mcai>"

»t a.) °

Сигнал на нулевом выходе пе1»вого разряда счетчика 5 станет равным нулю (6. = О). Ключ 12 первого блока 4 установки допусков закрывается. На выход первого блока 4 установки допусков подается сигнал с контакта 11.

Таким образом, на потенциометрах 9 блоков 4 установки допусков устанавливается следующая комбинация параметРов .Ь„=Х . =(Х,„»п„,Х ;„,...,Х;;„,...,Х„;„).

Затем в м<мейт времени с„.» генераторы 1 и 2 вырабатывают сигйалы V<(t) и () соответственно, и цикл работы устройства повторяется. Общее количество циклов работы устройства равно 2

Затем на генераторы 1 и 2 подается сигнал "Пуск". Генераторы начинают вырабатывать сигналы, графикн которых изображены на фиг. 3. При этом

V > X. (i=1 n). На выходе i ãî

wax 1тпс сумматора В получают величину

ЗО которая подается на вход логического блока 6, реализующего функцию работоспособности f = f (f,,f,..., Д ..., .Сигналы Ч () и V<(t) изменяются до тех пор, пока значение функции f не станет равным предельному значению. В момент равенства функции Г предельному значению (например в момент времени t *е - t ) f а) на выходе ло 4 гического блока 6 появляется сигнал, который подается на входы генераторов 49

1 и 2 и íà (п 1)-й вход регистрирующего блока 7. При появлении данного сигнала выходные сигналы генераторов

1 и 2 в течение времени A остаются постоянными (фиг.3)., регистрирующий ,блок 7 в течение интервала времени ь фиксирует координаты (фиг.4) первой точки, лежащей на границе области работоспособности

Устройство продолжает работать до тех пор, пока не бу»ут определены 2 и точек, лежащих на границе выпуклой области работоспособности. Если об$Q ласть работоспособности имеет сложную форму, то количество определенных граничных точек будет превышать

2и

Соединяя эти точки, получаем гра-. ницу области работоспособности в виде многогранника, который лежит в области допустимых значений Р.

Предлагаемое устройство может использоваться для определения допусбО ков на первичные параметры. Предположим, что область G имеет форму, приведенную на фиг. 5. Тогда при использовании данного устройства найденные

-в1 -(ц сразу граничные точки Х и Х» on45 ределяют допуски DX и ОХ2 на пер«Х(М Х Ч XW ... Х(") .Х(Ч1 х2 <хМ1,Х1111...,Х;„„,.хп1), В момент времени t t„+a генераторы вновь начинают работать, изменяя величину с.

Аналогично при фВ в момент времени t t t» » в течение времени

Х а регистрируются координаты (фнг.4) Щ» . 5.) Ь)

Х,4 =Х4мваХ Ьс +Х1ИМ »

773575 вичные параметры, которые определяются по формуле

Х Х14 2Л)

Если при диагнотировании (Ч ((Я

X„„(4х1 (к 1 1 хх Хаак л,. то объект считается работоспособным.

В результате применения предлагаемого устройства за счет некоторого сложнения его аппаратурной реализации по сравнению с известным повьааается быстродействие процесса определения границы области работоспособности непрерывных технических объектов и процессов, 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 генератор линейно-падающего ступенчатого напряжения, и первых блоков установки допусков, шины питания которых подключены к первому и второму выходам генератора линейно-возрастающего ступенчатого напряжения, входы — к единичным выходам соответствующих разрядов двоичного и-разрядного счетчика, а выходы — к первьм входам соответствующих и сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими входами логического и регистрирующего блоков, выход логического блока соединен с (n+Ij-M входом регистрирующего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьааения быстродействия устройства, оно содержит и вторых блоко в установки допусков, шины питания которых подключены к. выходам генератора линейно-падающего ступенчатого напряжения, входы — к нулевым выходам соответствующих разрядов двоичного

15 и-разрядного счетчика, а выходы — ко вторьм входам соответствующих сумматоров, ко входу двоичного и-разрядного счетчика подсоединен третий выход генератора линейно-возрастающего сту2О ненчатого напряжения, входы генераторов линейно-возрастающего и линейнопадающего ступенчатых напряжений подсоединены к выходу логического блока.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 551614> кл. G 05 В 23/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 558280, кл. G 05 В 23/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

В 561190, кл. G 05 F 15/46, 1975 (прототип).

vr 4

< 4 4 ф ° «<<4<

° - «<<\В

« .. л «Ф 7 357 5

1 rz и+а к

0 811 л+ь н ) "Ятщ

Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4 5

Заказ 7503 60

Филиал ППП Латент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Краснов

Ре акта Е. Л шникова Тех ед Т.Маточк i Ко ректо М. Пожо