Устройство для диагностирования апериодических звеньев

11 781768 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик.(51)М, Кл. 6 05 В 23/02 Гасударственный комитет зо делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Л, А, Мироновский и Г, А, Фииоженок Ленинградский институт авиационного приборостроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АПЕРИОДИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВИзобретение относится к контролю регулирующихуправляющих систем и может быть использовано,в частности для контроля и диагностики апериодических звеньев, входящих в состав систем автоматического управления,5Известны различные устройства контроля н диагностики системы автоматического управления,например устройство для функционального контроля систем управления. 1 ОПринцип работы этого устройства заключа ется в использовании динамической модели си. стем управления, подключаемой парзллельне проверяемой системе с последующим сравнением их выходов (1.Недостатком этого устройства является невозможность определения места неисправности,Также известно устройство для коррекций звеньев в системе автоматического регулирова. ния, Устройство содержит два избыточных зве. на, выходные сигналы которых сравнивается с линейными комбинациями выходных сигналов проверяемых звеньев, в результате чего определяется номер неисправного звена 121. Недостаток устройства - невозможность ло кзлизации неисправности внутри звена.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для ди. агностики и коррекции ошибок апериодических звеньев системы автоматического регулироваУстройство содержит реле, контзкты кото.рых включены в цепь питания лампочек, два апериодических (интегрирующих) звена и четыре сумматора, Входы первых двух суммато. ровсоединенысо входами и выходамщ.проверяемых аперйодических звеньев. Выход каждого из этих сумматоров соедйнфн со входом соответствующего аперйоднческого звена, входы двух других сумматоров соединены с выхода. ми апериоднческого звена, Выходы этих сумма. торов соединены с обмотками реле, причем выход одного из сумматоров соединен через нор. мально замкнутые контзкты реле с корректиру. ющими сумматорами.При появлении однократной неисправности появляются контрольные сигналы Ь и Ьв, от. личные от нуля, в результате 1 чего срабатыва3 781768 ют реле, через контакты которых зажигаются сигнальные лампочки, укаэьвающие номер отказавшего блока, а также осуществляется коррекция искаженного сигнала с помощью одно.го из корректирующих сумматоров, Таккм об 5 разом устройство позволяет определить номер неисправного блока и осуществить его коррек цию, однако не дает возможности,локализовать неисйравность в пределах этого блока 3.Недостатком этого устуойства является ограниченная глубина контроля. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения ке только номера неисправного звена из группы проверяемых звеньев, но и указания ви да и места неисправности внутри данного зве. на с. точностью до его постоянной времени и коэффициента усиления.Поставленная цель достигается тем, что уст. ройство для диагностирования апериодических звеньев, содержащее сумматоры и интегриру. ющие звенья, причем входы первого сумматора соединены со входами и выходами апериоди ческих звеньев, а выход через первое интегрирующее звено - с первым входом второго суьь- матора, вторые входы которого соединены с выходами апериодических звеньев, содержит генератор тактовых импульсов, восемь вентилей,счетчик, триггер, два коммутатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейкой щвнсимости сигнала, причем генератор таКтовыхимпульсов соединен через последовательно включенные первый и второй вентили и счетчик стриггером, нулевой выход которого связан с управляющими входами третьего, четвертого и пятого вентилей, а единичный выход - с управляющими входами шестого, седьмого к восьмого вентилей, сигнзльййе входы йервого ком. мутатора соединены с выходами апериодическихзвеньев, а выход через четвертый вентиль - с первым входом третьего, сумматора, сигналь-,ные входы второго коммугатора соединены со входами аперкодических Звеньев, а выход черезцоскедОВательно Вкмюченкые второе кнтегркру 45 ющее звено и седьмой вентиль - со вторым входом третьего сумматора, сигнальные входы третьего и шестого вентилей соединены с выхо. дом второго вентиля, а выход - с уп 1 жая. ющими входами соответственно первого н вто.50 рого коммутатора, выход второго сумматора соединен с управляющим входом первого вентиля, с аюнальным входом пятого вентиля и через дифферентррующее звено - с сигйальним Ьходом восьь 1 ого вентиля, выхеды пятого к восьмого вентилей связаны со входами четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого . сумматоров соединены со входами блока про. верки линейной зависимости сигналов, выход 4которого подключен к управляющему входувторого вентиля,Ба чертеже представлена блок-схема устройства для диагностирования апериодическихзвеньев,Устройство содержит генератор 1 тактовыхимпульсов, второй сумматор 2, счетчик 3, триг.гер 4, первый коммутатор 5, первое интегри-.рующее звено 6, первый сумматор 7, дифференцирующее звено 8, блок 9 проверки линей.ной зависимости сигнала, второй коммутатор10, третий 11 ичетвертый 12 сумматоры, вто.рое интегрирующее звено 13, первый 14, второй 15, третий 16, четвертый 17, пятый 18,шестой 19, седьмой 20 и восьмой 21 вентили,Ъ также апериодические звенья 22.Устройство работает следующим образом.Объект контроля содержит п апериодическихзвеньев соединенных прокэвольным образом. Здесь х иу - входной и выходной сигналы 1-го звена; а, и Ь - его коэффициент усиления и пастояйная времени соответственно,Входные и выходные сигналы контролируемых апериодкческих звеньев складываются с определенными коэффициентами сумматором 7 и полученная сумма интегрируется при помощи звена 6, на выходе которого формируется сит. Кал у + определяемый выражениеми +Ч = - (+От )и+ Р.-. 1Этот сигнал поступает на сумматор 2 где скла. дывается с выходными сигналами контролируемых звеньев 22. При правильной работе всех звеньев 22 выходной сигнал сумматора 2, ко. торый формируется в соответствии с выражена ем равен нулю. Это доказывается следующими выкладками При этом вентиль 14 заперт, счетчик 3 итриер 4 находятся в нулевом состоянии иустройство ие работает.Рассмотрим неисправности звеньев, связавяые с отклонением коэффициентов аи Ь;7817 20 5от их номинальных значений, причем будемсчитать, что неисправен только один из коэффициентов а;, Ьи, что входные сигналызвеньев имеют разную форму. Нарушение по.леднего условия приводит к появлению неразличимых ошибок. При отклонении постояннойвремени 1.го звена 22 на величину ЬЬ = сопатот номинала сигнал Ь принимает значениеД ЬЬ,уяФгде у, - выходной сигнал 1-го звена при 10наличии неисправности. Следовательно, в данномслучае вид сигнала Ь(т) совпадает с видомвыходного сигнала неисправного звена у (т),отличаясь от него только постоянным мйожителем ЬЬ;. 15При отклонении коэффициента усиления1-го звена на величину Ьа = сопат от номиналасигнал Ь принимает значение ь=- ьса хРСледовательно, в данном случае сигнал Ь(т) совпадает по виду с проинтегрированным вход. ным сигналом 1-го звена, отличаясь от него только постоянным множителем Ьа .Таким образом, сравнивая сигнал Ь по. очередно с сигналами у; и проинтегрированны. ми сигналами х;, можно определить номер не. исправного звена 22 и указать искаженный ко. эффициент а; ити Ь;, что осуществляется сле. дующим образом, ЗОПри возникновении неисправности на выходе сумматора 2 появляется сигнал, отличный от нуля Ь ФО, вентиль 14 отпирается и лропус кает импульсы с генератора 1, которые посту. пают на счетичк 3, Пока число импульсов, поступивших на счетчик, меньше и, триггер 4 находится в нулевом состоянии и его выходные сигналы равны Т = О, 1 = 1. При этом откры" ты вентили 17, 18 и вентиль 16, через который импульсы с генератора 1 поступают на управ. ляющий вход коммутатора 5, Благодаря этому на вход блока 9 поступают следующие сигналы 21 И Е 2.х у 1=1,2 п,г =Ьи осуществляется их сопоставление. Если при некотором 1 оказывается, что сигналы Ь и у линейно зависимы (пропорциональны), то на . выходе блока 9 вырабатывается сигнал б = О (в остальных случаях он равен единице), кото.рый закрывает вентиль 15, прекращая тем са. мым,поступление импульсов от генератора 1 на вход счетчика 3 и коммутатора 10. Содержимое счетчика 3, а также состояние коммутатора 10 однозначно указывают индекс 1 неисправной по стоянной времени Ь;. 51Если отклонений постоянной времени .нет, а искажен один из коэффициентов а;, то про.цесс диагностирования продолжается п + Г тактов, При этом на и-м такте по сигналу со 68 6счетчика 3, триггер 4 переводится в состояние"1", в результате чего вместо вентилей 16 - 18открываются вентили 19 - 21, Теперь блок 9анализирует пропорционщьность следующихсигналов е и 2,2.1==1,йО 2.Р+1что эквивалентно проверке пропорциональностисигналов й и х /. Если на (и + 1)-м тактесигналы г, и х, окажутся линейно зависимы,вырабатывается сигнал 8 = О, который действу.ет так же, как было описано выше.При этом достигается поставленная цель,а именно расширение функциональной возможности диагностирования апериодических звеньев.Преимущества данного устройства по срав.нению с известными заключаются в том; что,увеличивается разрешающая способность диагностирования (степень локализации неисправности) и повышается ремонтопригодность проверяемого объекта.Формула изобретенияУстройство для диагностирования апериоди.ческих звеньев, содержащее сумматоры и интег.рирующие звенья, причем входы первого сум.матора соединены со входаье и выходами апе.риодических звеньев, а выход через первое ин.тегрирующее звено - с первым входом второ.го сумматора, вторые входы которого соединены с выходами апериодических звеньев, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью рас.ширения функциональных возможностей устройства, оно содержит генератор тактовых импульсов, восемь вентилей, счетчик, триггер, два коммутатора, дифференцирующее звено и блок проверки линейной зависимости сигнала, причемгенератор тактовых импульсов соединен черезпоследовательно вкпюченньи первый и вйройвентили и счетчик с триггером, нулевой выходкоторого связан с,управляющими входами,третьего, четвертого и пятого вентилей, а единичньй выход - с управляющими входами шестого, седьмого и восьмого вентилей, сигнальныевходы первого коммутатора соединены с выходами апериодических звеньев, а выход черезчетвертый вентиль - с первым входом третьего сумматора, сигнальные входы второго ком.мутатора соединены со входами апериодическихзвеньев, а выход через последовательно включенные второе ицегрирующее звено и седьмойвентиль - со вторым входом третьего сумматора, сигнальные;входы третьего и шестого вентилей соединены с выходом второго вентиля,а выход - с управляющими входами соответственно первого и второго коммутатора, выходвторого сумматора соединен с управляющимвходом первого вентиля, с сигнальным входомпятого вентиля и через дифференцирующее зве.8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Кф 439790,кл. 6 05 В 23/02, 1973.2, Авторское свидетельство СССР Мф 469950,кл, 6 Об В 23/02, 1974.3. Авторское свидетельство СССР Х 356628,кл. 6 ОБ В 23/02, 1971 (прототип). Составитель В.Техред М, Петк Редактор О. Мале ректор И Муск Тираж 956 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж.35, Рауш"Патент, г. Ужгород Проектная, 4 Фили 781768 но - с сигнальным входом восьмого вентиля, выходы пятого и восьмого вентилей связаны со входами четвертого сумматора, выходы третьего и четвертого, сумматоров сбединены со входами блока проверки линейной зависимости сигналов, выход которого подклкнен к управляющему входу второго вентиля. 11 одни своемитета СССРрытийая наб д. 45