Устройство для контроля ресурса технической системы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСфциаиистическик(22) Заявлено 03,09,81 (21) 3335029/18-24 1 И) М. Кл.з с присоединением заявки Мо Г 07 С 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 15,03. 83(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕСУРСА ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫИзобретение относится к автоматизации контроля и управления производственными процессами и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами и производством, а также в научных исследованиях и технике, где требуется находить значение величины , времени полезного функционирования.Известно устройство для определения используемого ресурса различных изделий, содержащее накопитель, блок ввода информации и индикаторный блок 1).Недостатком укаэанного устройства является узкая область применения вследствие того, что оно определяет использованный ресурс иэделия., но не позволяет определить время его полезного функционирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля ресурса техн нической системы, содержащее датчик времени, датчик расхода ресурса, интегратор, сумматор, блок . сравнения, блок усиления, блок произведения и блок индикации 2.). Недостатком известного устройстваявляется то, что оно служит толькодля определения момента регенерации ресурса и, кроме того, не связывает запас ресурса с его расходомна полезное функционирование системы и нейтрализацию возмущающих воз" .:действий, а также дополнительные 10 расходы ресурсов на нейтрализациювозмущений в системе, от правильно-го выбора которых зависит время По- .лезного функционирования техническойсистемы. Все это снижает точностьустройстсва.Цель изобретения - повышение точности устройства путем определения:времени полезного функционированиятехнической системы, работа которойпроисходит в условиях возмущающихвоздействий, с учетом того, чточасть ресурса системы выделяетсяна нейтрализацию 1,устранение) возмущений.Эта цель достигается тем, что вустройство для контроля ресурса технической системы, содержащее датчиквремени, первый датчик расхода ресурса первый сумматор, первый блоксравнения и блок индикации, вве- ЗО дены второй датчик расхода ресурса, 1005113датчик интенсивности расхода ресурса, блок деления, элементы И, датчик возмущающего воздействия, второй .сум-, матор, блок нелинейного преобразования и нторой блок сравнения, выход первого датчика расхода ресурса соединен с первыми входами второго блока сравнения и первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика расхода ресурса, выход первого сумматора сое динен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу датчика интенсивности расхода ресурса, выход блока деления соединен с первым входом первого блока )5 сравнения, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом блока индикации, ныход датчика времени подклю чен к вторым входам первого блока сравнения и первого элемента И и к первым входам второго и третьего элементов И, второй вход последнего соединен с выходом датчика возмущающего воздействия, выход третьего элемента И через последовательно соединенные второй сумматор и. блок нелинейного преобразования подключен к второму входу второго блока сравнения, первый выход которого соединен с вторым входом второго эле-. мента И, выход которого подключен к второму входу блока индикации, второй выход второго блока сравнения соединен с входом датчика времени и 3 с вторым входом первого блока сравнения.Любые материальные объекты, в том числе техническую систему, можно рассматривать как объекты, имеющие щ ограниченный ресурс "жизнедеятельности", который расходуется ими на процесс функционирования, а также на нейтрализацию возмущающих дейстний, которым подвергается система. Пусть задан общий запас ресурсапф н где К - значение величины ресурса,пфвыделяемого на полезноеФункционирование системы, 50К- величина ресурса, выделяемого на нейтрализацию возмущающих воздействий в системе.Время полезного функционирования 55технической системы в условиях возмущений, с одной стороны, зависитот величины общего запаса ресурсав системе и определяется следующим .образом 60Н(1)где с - интенсивность расхода ресурса и системе на ее полезноеФункционирование, 65 С другой стороны, время полезного Функционирования технической системы непосредственно зависит от величины К и, как только запас ресурса Кн будет исчерпан на нейтрализацию поступадщих в систему возмущений, т.е. станет равным нулю, функционирование системы прекратится, так как нновь поступающие в систему возмущения приводят ее к отказовому состоянию. Пусть на систему действуют возмущения , которые для своей нейтрализации требуют соответствующее количество единиц ресурса КН. В этом случае время полезного функционирования технической системы является аргументом следующего условия Г 2)где- значение величины возмущающих воздействий, требующее для своей нейтрализации заранее установленное допустимое ограниченное значение величины Кн, при этом Тпф пред 2ставляет собой величийу, зависящую от величины.Таким образом, с одной стороны,увеличивая Кн, можно увеличитьвремя полезного функционирования системы (2), а с другой стороны, увеличение Кн сказывается на уменьшениивремени полезного функционирования (1), Отсюда время С(КН) полезного функционирования сложной системы зависит от КН и определяется изследующего условияЯ(Кн) = лпп (Тпф, Т,)В данном устройстве математическая модель реализуется аппаратурно.На чертеже приведена блок-схемаустройства,Устройство содержит датчик 1 возмущающего воздействия(й), которым подвергается техническая системан данный момент времени, третий элемент И 2, датчик 3 времени, второйсумматор 4, накапливающий с течениемвремение функционирования системызначение "Е: (1.) ) величины возму 1;Ощающих возДействий, блок 5 нелинейного преобразования, реализующий,функцию Кф = т (), т,е, определяющий фактическое требуемое к данномумоменту времени значение неличиныресурса на нейтрализацию возмущенийн системе, второй блок б сравнения,в котором происходит сравнение величины ресурса К с имеющейся в систеНме величиной Кй ресурса, выделенно"го на нейтрализацию ноэмушений, первый датчик 7 расхода ресурса Кн нанейтрализацию возмущающих воздействий, второй элемент И 8, блок 9 индикации, второй датчик 10 расходаресурса К в системе, первый сумматор 11, вычисляющий значение ресурса К - К предназначенное на полез 5ное функционирование технической системы, блок 12 деления, датчик 13 интенсивности расхода,первый блок 14сравнения, сравнивающий рассчитанноеплановое время функционирования системы с текущим значением времени,первыи элемент И 15,Устройство работает следующим образом.В процессе функционирования техническ й системы на нее действуют раэи;пью возмущения, которые из датчика 1 возмущающего воздействия поступают на второй вход третьего элемента И 2. Одновременно на первыйвход третьего элемента И 2 поступает 20управляющий сигнал, формируемый датчиком 3 времени. С выхода третьегоэлемента И 2 снимается значение величины возмущающих воздействий в текущий момент времени, .которое поступает на первый вход второго сумматора 4,в котором с течением времени происходит накопление значения величинывозмущений, на второй вход сумматора 4 поступает сигнал, устанавливаюций его перед началом Работы устройства в нулевое состояние. С выходавторого сумматора 4 сигнал поступаетна вход блока 5 нелинейного преобразования, реализующий функцию К н =Ф(), т.е. Определяюций фактичес кое требуемое к данному моменту времени значение величины ресурса нанейтрализацию возмущающих воздействий,Это значение Кн требуемого к данномумоменту временй величины ресурса на 40нейтрализацию возмущений поступает на.второй вход второго блока 6 сравнения, в котором происходит сравнениевеличины ресурса требуемой Кн к данному моменту вРемеви на нейтрализацию возмущений с имеющейся в системевеличиной К ресурса на нейтрализациювозмущений; поступающей на первыйвход второго блока 6 сравнения с выхода пеРвого датчика 7 Расхода Ресур-э 0са Кн на нейтрализацию возмуцающихвоздействий. Если в системе в данныймомент времени не осталось ресурсана нейтрализацию возмущений, т.е. выполняется во втором локе 6 сравнения равенство Кн = Кн, то сигнал спервого выхода второго блока 6 сравнения поступает на второй вход второго элемента И 8, на первый вход которого поступает с датчика 3 времени /сигнал, характеризующий значение текущего времени. При появлении сигналов одновременно на "первом и второмвходах второго элемента И 8 с его выхода выдается сигнал на второй входблока 9 индикации, определяя тем са- у мым время Тполезного ФункциониропРвания системы в случае, когда весь запас ресурса на нейтрализацию возмущений окажется исчерпан, Если же во втором блоке 6 сравнения не происходит сравнения, т.е. оказывается, что К( К, то со второго выходаФвторого блока 6 сравнения управляющий сигнал поступает на управляющий вход датчика 3 времени на выдачу очередного значения времени.Со второго датчика 10 расхода ресурса величина К ресурса, выделенного в системе, поступает на второй вход первого сумматора 11, на первый вход которого поступает значение величины Кнресурса на нейтрализацию возмущений с первого датчика 7 расхода ресурса. В первом сумматоре 11 определяется значение К-Кн ресурса, предназначенного на полезное функционирование технической системы. Это значение. Ресурса с выхода первого сумматора 11 поступает на первый вход блока 12 деления, на второй вход которого с датчика 13 интенсивности расхода ресурса поступает .значение интенсивности расхода ресурса на полезное функционирование системы.н Полученное значениеТпф=плановоФго времени полезного функционирования технической системы поступает на первый вход первого блока 14 сравнения, на второй вход которого поступает значение текущего времени с выхода. датчика 3 времени, В первом блоке 14 сравнения происходит сравнения рассчитанного планового времени полез- нога функционирования системы с текущим значением времени, В случае сравнения указанных величин с первого выхода первого блока 14 сравнения управляющий сигнал поступает на первый вход первого элемента И 15 на второй вход которого с выхода датчика 3 времени пОступает текущее. значение времени, С выхода первогоФэлемента И 15 значение Т времени полезного функционирования системы поступает на первый вход блока 9 индикации, В случае невыполнения сравнения в первом блоке 14 сравнения со второго его выхода управляющий сигнал поступает на управляющий вход датчика 3 времени на выдачу очередного значения времени.Предлагаемое устройство позволяет определить время полезного функци- онирования технической системы в условиях возмущающих воздействий и тем самым определить момент времени, когда наступает простой в работе системы, что позволяет устранить наруше-, ния, вызванные действием возмущений.,Формула изобретенияустройство для контроля ресурса технической. системы, содержащее датаж 571арственного изобретенийЖ, Рауш Ти НИИПИ Госу по делам 3035, МосквПодниснокомитета СССРи открытийская наб., д, 4/5 ицнал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проек 4 чик времени, первый датчик расходаресурса, первый сумматор, первыйблок сравнения и блок индикации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности устройства,в неГо введены второй датчик расходаресурса, датчик интенсивности расхода ресурса, блок деления, элементыИ, датчик возмущающего воздействия,второй сумматор, блок, нелинейногопреобразования и второй блок сравнения, выход первого датчика расходаресурса соединен с первыми входамивторого блокасравнения и первогосумматора, второй вход которого подключен к выходу второго датчика расхода ресурса, выход первого сум-,матора соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу датчика интенсивности расхода ресурса, выход блока делеОния соединен с первым входом первогоблока сравнения, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом блока индика ции, выход датчика времени подключен к вторым входам первого блокасравнения и первого элемента И и кпервым входам второго и третьегоэлементов И, второй вход последнегосоединен с выходом датчика возмущающего воздействия, выход третьего элемента И через последовательно соединенные второй сумматор и блок нели-нейного преобразования подключен квторому входу второго блока сравнения, первый выход которого соединенс вторым входом второго элемента И,выход которого подключен к второмувходу блока индикации, второй выходвторого блока сравнения соединен свходом датчика времени и с вторымвходом первого блока сравнения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 378912, кл. 6 07 С 13/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 783815, кл, С 07 С 3/10, 1979