Способ контроля линейных динамических систем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 297634 Союэ Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 17.Ч 1.19691349194/18-24) ПК б 05 Ь 23/О 6 061 15/46 присоединением зая иПриоритетОпубликовано 02. Комитет по делам эобретений и открытий при Совете Министров СССРДК 681,327,17(088,8) 71. Бюллетень9писания 17,Л.1971 ата опубликования Авторы зобретения Милов и В. В, Александро язанскии радиотехническии институ явител СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕС СИСТЕ 1Изобретение относится к области автоматики и контрольно-измерительной техники и может быть использовано в аппаратуре контроля для определения степени работоспособности линейных динамических систем и для обнаружения в них неисправностей.При контроле линейных динамических систем обычно известны вид передаточной функции системы, номинальные значения ее параметров и допуски для отклонений каждого из параметров передаточной функции. Под определением степени работоспособности контролируемой системы и обнаружением неисправностей понимается определение в течение определенного промежутка времени и с минимумом экономических затрат величины отклонений для каждого из изменяющихся параметров и выявление тех параметров, у которых отклонения лежат вне допуска. Известен способ контроля, в котором на входы системы последовательно подают стимулирующие гармонические сигналы, частоты которых выбиратот исходя из нечувствительности частотной характеристики системы (вещественной или мнимой) к отклонениям соответствующего параметра, и замеряют реакцию только на выходе системы. После того, как поданы все контрольные сигналы (число их равно числу контролируемых параметров )причину неисправности приписывают тому параметру,реакция на контрольныи сигнал которого лежит в допустимых пределах, а реакции на остальные контрольные сигналы вышли за допуски.5 При одновременном выходе за поле допусков нескольких параметров известный способне дает возможности их различить, для этогопотребуются дополнительные проверки, чтоудлиняет время контроля, При данном спосо 10 бе обнаружения неисправностей ничего нельзя сказать о количественной величине отклонений параметров от номинальных значений.Кроме того, контроль занимает сравнительнобольшой отрезок времени, так как в любом15 случае неисправность обнаруживается толькопосле подачи всех контрольных сигналов иизмерения реакции на выходе производятсякаждый раз после окончания переходных процессов в системе, так как используется час 20 готная характеристика.Предлагаемый способ контроля отклоненийпараметров линейных динамических систембазируется на использовании чувствительности выходного сигнала контролируемой систе 25 мы к отклонениям параметров, при этом используется чувствительность временной реакции на выходе системы, а не чувствительностьчастотной характеристики,От известного способа он отличается тем,З 0 что в нем формируют стимулирующий сигналпереключением входного сигнала от максимального до минимального уровней при достижении сигналом на выходе модели контролируемой системы расчетных значений и фиксируют величину разности сигналов на выходе контролируемой системы и ее модели и значение функции чувствительности контролируемого параметра в момент равенства нулю вгяходных сигналов модели чувствительности по всем параметрам, кроме контролируемого.При этом становится возможным определять численные значения отклонений параметров по величине отклонений выходного сигнала в заданный момент времени и по ним судить о степени работоспособности контролируемой системы, о наличии неисправных элементов и прогнозировать будущие неисправности, всегда однозначно указать все параметры, которые имеют в момент контроля недопустимые отклонения, путем сравнения полученных величин с соответствующими значениями допусков, уменьшить время контроля и вести контроль только по одному выходному сигналу системы.На фиг. 1 приведена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ контроля, где 1 - контролируемая система, 2 - вспомогательная модель, ее выходными сигналами являются текущие значения функций чувствительности по каждому параметру контролируемой системы Н 1 (1), Н (1),Н и сигналмодели контролируемой системы 4 вых (1) при номинальных значениях ее параметров; 3 в устройство (блок), которое фиксирует моменты достижения сигналом опорных значений и выдает сигнал на переключение ключа 4 с одного уровня входного сигнала на другой.На фиг. 2 показан вид стимулирующего сигнала, где У - Р - максимальный и минимальный постоянные уровни сигнала 1,- моменты переключения сигнала для контроля (-го параметра, 1; - момент контроля отклонений -го параметра.Предлагаемый способ контроля отклонений параметров линейных динамических систем состоит из двух этапов подготовительного (1) и собственно контроля (11). Подготовительный этап производится для заданного типа контролируемой системы один раз. Результаты этого этапа используются многократно прп контроле серии однотипных объектов и при повторном контроле одной и той же системы.На 1 этапе, зная общий вид передаточной функции контролируемой системы и номинальные значения ее параметров, строят электрическую модель контролируемой системы (при номинальных значениях параметров) и модели чувствительности выходной реакции контролируемой системы к изменениям интересующих параметров, Эти .модели можно объединить в одну вспомогательную 2, выходными сигналами которой будут номинальная выходная реакция контролируемой системы У 0 ыхи текущие значения функций чувствительности Н 1 (1), Н Н,(1). После составления модели определяют необходимое число п и моменты переключения стимулирующих сигналов, при которых каждый изних в момент ц (см. фиг, 2) в наибольшейстепени выделит в выходном сигнале контролируемой линейной динамической системы составляющую, обусловленную отклонениемтолько одного параметра. Для этого расчет10 ведут из условия, чтобы к заданному моментувремени контроля стимулирующий сигналмаксимизировал функцию чувствительностипо одному параметру, а функции чувствительности по всем остальным параметрам обра 15 щал в нуль.Получаемые временные моменты не являются крагными между собой, а число их зависит от числа контролируемых параметров,что делает устройство формирования входных20 сигналов довольно сложным. Поэтому предлагается переключать входной стимулирующий сигнал с максимального постоянногоуровня на минимальный и обратно не по достижении определенного момента времени, а25 по достижении реакции 00 на каждыйскачок входного сигнала определенной опорной величины. Опорные величины выходногосигнала У 0 вцх (1) есть не что иное, как значения этого сигнала в моменты переключеЗ 0 ния. Поэтому после определения моментовпереключения стимулирующих сигналов рассчитываются опорные значения выходногосигнала модели контролируемой системы. Вустройстве 3 опорные величины могут быть35 выставлены с помощью эталонных напряжений.Далее рассчитывают максимизируемые величины функций чувствительности Нд (ц) == Нд", которые необходимы для получения40 отклонений параметров. На этом предварительный этап заканчивается,11 этап - собственно контроль - состоит вследующем. Вход вспомогательной модели со единяют с входом контролируемой системы,Выходной сигнал вспомогательной модели, совпадающий с 00, и выходной сигнал контролируемой системы подают на вычитающее устройство для получения разности 50 Левых . В блоке 3 выставляют начальныеусловия для фиксирования моментов достижения сигналом У 0 ых (1) опорных величин, чтобы в момент 1; получить отклонение для значений первого контролируемого парамет.55 ра. Затем в момент 1 = 0 к входу контролиру.емой системы и вспомогательной модели под ключают постоянный уровень У (см.фиг. 2). Когда реакция на выходе модели контролируемой системы 00,ы (1) достигнет 60 первой опорной величины, сигналом с блока3 переключают ключ 4 на второй уровень - У"ш. При достижении У 0,второгоопорного значения снова сигналом с блока 3 происходит переключение ключа 4. И так до тех 65 пор, пока сигнал 00,ых (1) не достигнет по 297034следней опорной величины. При этом произойдет последнее переключение стимулирующего сигнала,Так как на выходе вспомогательной модели2 имеются текущие значения всех функцийчувствительности, то требуемое время контроля 11 фиксируют в тот момент, когда величины функций чувствительности по всем параметрам, кроме контролируемого, достигнут сзаданной точностью нуля.В этот момент определяют величину разности Л живых; (11), После этого она делитсяна величину у,х (рассчитанную на 1 этапе)и получают отклонение одного контролируемого параметра,,а/ Иа)1 Ы 1БмаксПТаким образом получают величину отклонения одного параметра. Для определения величины другого параметра в блоке 3 выставляют новые начальные условия для формиров-ния следующего стимулирующего сигнала иставят ключ 4 в положение для подачи максимального уровня сигнала, Процесс повторяется и через время 1 получают величину отклонения для следу 1 ощего параметра. Черезпвремя 1 = 1 ц, где 1 - время, требуемое0=1на получение величины отклонения параметрабудут проконтролированы отклонения всехпараметров.В случае если в системе требуется контролировать отклонение двух параметров, процесс контроля можно упростить, так как обычно оба стимулирующих сигнала должны иметь одно переключение. При этом блок 3 можно исключить. В момент 1 = О на вход контролируемой системы и ее вспомогательной модели подают одни из уровней входного сигнала, Затем в некоторый момент времени производят переключение сигнала на другой уровень, Этот момент фиксирован, его определяют предварительно, исходя из требуемой 5 точности и требуемого времени контроля, ИзМЕРЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ Левых (1) ПроИЗВОДЯТ В те моменты времени, когда либо одна, либо другая функции чувствительности проходят через нуль. Деля полученные величины откло пений выходного сигнала контролируемой сисТЕМЫ ОТ НОМИНаЛЫ 1 ОГО Левых, (1), Л(вых 2 (2) на соответствующие величины функций чувствительности, которые рассчитываются предварительно, получают отклонения каждого из 15 контролируемых параметров.И в этом случае для заданного типа контролируемой системы расчет вспомогательной модели, момента переключения и величины функций чувствительности в момент контроля 20 производят лишь один раз на подготовительном этапе.Предмет изобретенияСпособ контроля линейных динамических 25 систем путем подачи стимулирующих сигналов на контролируемую систему, ее модель и модель функций чувствительности по каждому из параметров контролируемой системы, отличающийся тем, что, с целью повышения ЗО помехоустойчивости и упрощения процесса1.оптроля, формируют стимулирующий сигнал переключением входного сигнала от максимального до минимального уровней по достижении сигналом на выходе модели контроЗ 5 лируемой системы расчетных значений и фиксиру 1 от величину разности сигналов на выходе контролируемой системы и ее модели и значение функции чувствительности контролируемого параметра в момент равенства нулю 40 выходных сигналов модели чувствительностипо всем параметрам, кроме контролируемого,297034 и,/ фф И 1 ) 1 маюСоставитель В. Комаров едактор Ю. Полякова Техред Е, Борисова Корректор Т. А, АбрамоваЗаказ 1541/б Изд.653 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5шография, пр. Сапунова,