Устройство для контроля состояний сложных динамических систем

СОКИ СОВЕТСОЦИАЛИСРЕСПУЬЛИН СНИХ ЕСНИХ 1 Ю 01 2 /О к двтсн скомМ СЕИДВтЮВ к 6. ОЯНедостатком устройства являетсяотсутствие. средств компенсации неже"лательных последствий переходныхпроцессов, возникающих при изменениисостояния контролируемой системы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для контроля динамики сложных. систем, содержащеепервый и второй регистры, блок памяти, блок элементов СЛОЖЕНИЕ ПО ИОДУ"ЛЮ ДВА, первый и второй .элементы ИЛИ,генератор тактовых импульсов и блокэлементов И,Недостатком данного устройстваявляется низкая достоверность контроля динамики функционирования систем,требуемая дискретность опроса которыхсоизмерима с длительностью переходныхпроцессов, возникающих при сменетояний. При опросе датчиков в мопротекания переходного процессаройство ошибочно фиксирует либо прасосмент.устГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИОРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСНИЙ СЛОЖНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в систе": мах управления объектами с дискретным характером технологического цикла.Для контроля сложных систем.используется устройство, в котором выходные сигналы объекта контроля с помо-: щью коммутатора последовательно под-" ключаются к блоку сравнения, где срааниваются с соответствующими постоянными уставками, хранящимися в блойе памяти,Недостатком устройства является невозможность контроля динамики функ- ционирования сложных систем.Известно устройство контроля после". довательйости срабатывания логичес" . ких схем, содержащее ряд блоков,для сравнения логических сигналов, счетчик. Устройство позволяет оптимизировать режим работы системы в каждой складывающейся ситуации 2(57) Изобретение относится.к обдасти. автоматики и может быть использова" но в системах управления объектами с дискретным характером технологического цикла. Целью изобретения является повышение достоверности контроля динамики функционирования за счет блокировки работы устройства на время протекания переходного процесса. По" ставленная цель достигается управлением в известное устройство второго блока памяти эталонов, счетчика, двух элементов ИЛИ, трех элементов И, двух схем задержки и элемента НЕ. 1 ил.дами соответственно первого и второгорегистров, а выход второго элементазадержки через элемент НЕ подключенко второму входу второго элемента И,третий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входыкоторого связаны с выходами элементовСЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА группы, адресные входы второго блока памяти.эталонов подключены к выходам второго регистра, выходом устройства являетсявыход третьего элемента И. Второй блок памяти эталонов храниткоды, каждый из которых соответствуетдлительности протекания переходного процесса, возникающего при смене одного из возможных состояний контроли"руемой системы; Счетчик отслеживаетвременные интервалы, соответствующиекодам, поступающим со второго блокапамяти эталонов, На время работы счетчика, т.е. на время протеканияпереходного процесса, первый элемент И запрещает прохождение синхроимпульсов на второй регистр, а третий элемент И - сигнала блокировки на выходустройства. Таким образом, на втором регистре остается код состояния, предшествующего началу переходного процесса, Второй элемент И формирует сигнал разрешения параллельной загрузки кода из второго блока памяти эталонов в счетчик при начале переходного процесса, Третий элемент ИЛИ служит для установления факта несовпадения кодов состояний, хранящихся в первом и втором регистрах, т.е. факта начала переходного процесса. Четвертый элемент ИЛИ препятствует прохождению синхроимпульсов на счетный вход счетчика с момента окончания предыдущего переходного процесса до начала следующего, Первая схема задержки предназначена для синхронизации работы первого и второго регистров путем компенсации задержки, вызываемой первым элементом И, Вторая схема задержка и элемент НЕ компен-. сируют задержки, вызываемые блоком элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, третьим элементом ИЛИ и срабатыванием второго регистра.На чертеже представлена схема устройства для контроля состояний сложных динамических систем.Устройство содержит первый 1 и второй 2 регистры, первый 3 и второй М блоки памяти эталонов, счетчик 5,3 1716 Й 83вильный переход, либо неправильныйеще до того, как установится новоесостояние по отношению,к исходному,Целью изобретения является повыше 5ние достоверности контроля динамикифункционирования сложных систем засчет блокировки работы устройства навремя протекания переходного процесса.Для достижения поставленной целив устройство для контроля Состоянийсложных динамических систем, содержащее первый и второй регистры, группуэлементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА,первый блок памяти эталонов, группуэлементов И, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементыИЛИ, информационные входы первогорегистра являются входами устройствадля подключения Выходов контролируе Омой системы, а выходы соединены с информационными входами второго регистра и первыми входами элементов СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА группы, вторыевходы которых связаны с выходами второго регистра и группой адресных вхоров первого блока памяти эталонов,авыходы соединены с первыми входамисоответствующих элементов И группы,вторые входы которой подключены кгруппе выходов первого блока памятиэталонов, а выходы - ко входам первого элемента ИЛИ, выход генераторатактовых импульсов соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ, дополнительно введены второй блок памяти35эталонов, третий и четвертый элементыИЛИ, первый, второй и третий элементыИ, первый, второй элементы задержки,элемент НЕ и счетчик, установочныевходы которого связаны с выходами второго блока памяти эталонов, счетныйвход " с выходом четвертого элементаИЛИ, вход управления параллельнойзагрузкой - с выходом второго элементаИ, а выход переполнения -, с первымивходами с первого по третий элементовИ и четвертого элемента ИЛИ, второйвход которого соединен со входамиэлементов задержки, вторыми входамипервого и третьего элементов И и вы 5 Оходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходу третьего элемента И, третий вход которого связан с выходом первого элементаИ, третий вход которого связан с выходом первого элемента ИЛИ, выходыпервого элемента задержки и первогоэлемента И соединены с тактовыми вхо5 1716483 группу, 6 элементов 7 СЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА, группу 8 элементов 9 И, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 элементы ИЛИ, первый 14, 5 второй .15 и третий 16 элементы И, элемент 17 НЕ, первую 18 и вторую .19 схемы задержки и генератор тактовых импульсов 20, Выходы регистра 1 соеди-. нены с группой входов 21 регистра 2 О первыми входами элементов 7 группы 6, выходы которых соединены с входами элемента 12 и первыми входами соответствующих элементов 9 группы 8, вторые входы которых соединены с выходами 15 блока 3 памяти эталонов, входы которого соединены с выходами регистра 2, входами блока 4 памяти эталонов и вторыми входами элементов 7 группы 6, Выходы блока 4 памяти эталонов сое О динены с группой входов 22 счетчика 5, вход 23 которого соединен с выхо-дом элемента 15, а вход 24 - с выходом элемента 13, вход 25 которого соединен с входом 26 элемента 16, с . входом 27 элемента 14, с входом 28 элемента 15 и подключен к выходу счетчика 5, Выход элемента 12,соединен с входом 29 элемента 15, вход 30 ко". торого связан с выходом элемента 17, ЗО вход которого - с выходом схемы задержки 19, вход которой - с входом 31 элемента 13, с входом схемы задержки 18, с входом 32 элемента 16, с входом 33 элемента 14 и с выходом элемента 11, вход которого - с выхо". дом генератора тактовых импульсов 20, Выход схемы задержки 18 соединен свходом 35 регистра 1, группа выходов.36 которого является входом устрой-. 40 ства для подключения выходов контролируемой системы. Выход элемента 14 соединен с входом 37 регистра 2.Выходы группы 8 связаны с входами элемента 10, выход которого - с входом 45 38 элемента 16, выход которого сое"динен с входом 39 элемента.1 и является выходом устройства.Настройка устройства на конкретную систему осуществляется загрузкой в блоки 3 и 4 для каждого состояния системы переходного инварианта и Ко" да, характеризующего длительность про" текания переходного процесса соответ- ственно. Переходной инвариант пред- . 55 ставляет собой двоичный вектор, содержащий единицы в трех разрядах, со-. держимое которых в кодах состояний не меняется при переходе в любое из допу" 6отимых состояний. В нулевые ячейкиблоков 3 и 4 загружаются соответственно нулевой (все переходы допустимы) иначальный (длительность переходного. процесса равна 0) коды. Начальное состояние обоих регистров нулевое. Всчетчик 5 загружен начальный код,обеспечивающий высокий потенциал наего выходе,1Устройство работает следующим образом. По срезу (перепад с. высокогоуровня на низкий) первого тактовогоимпульса в регистр 1 запишется кодтекущего состояния, поступающий нагруппу входов 36 регистра с выходовконтролируемой системы, а в регистр2 - предыдущий код регистра 1, т.е.нулевой. В результате на выходе элемента 12 появится сигнал высокогоуровня, Так как на выходе счетчика5 в начальном состоянии присутствует. высокий потенциал, то в промежуткемежду первым и вторым тактовыми импульсами (благодаря работе схемы задержки 19 и элемента 17) произойдетзагрузка кода из ячейки с нулевым адресом блока 4 памяти эталонов в счетчик. При этом состояние счетчика неизменится. По срезу второго тактового импульса код состояния с регистра 1 перепишется на регистр 2,а врегистр 1 запишется 1 код текущего сос-тояния. На элементах 7 группы 6 произойдет поразрядное сравнение кодов,хранящихся в регистрах 1 и 2. В случае их совпадения на всех выходахэлементов группы 6 будет нулевой по"тенциал и изменений в режиме работыустройства не произойдет. По следующему тактовому импульсу процесс повторится. Так будет продолжаться дотех пор, пока на регистрах 1 и 2 неокажутся различные коды, что будетсоответствовать началу переходногопроцесса в контролируемой системе.В результате на выходе элемента 12появится высокий потенциал, которыйсовместно с высоким потенциалом навыходах счетчика и элемента 17 приводит к формированию сигнала на выходеэлемента 15 в промежутке между тактовымиимпульсами. По этому сигналуиз блока 4 в счетчик 5 загружаетсякод, соответствующий находящемусяв регистре 2 коду состояния. По окончании загрузки на выходе счетчикаокажется нулевой потенциал, которыйразрешает прохождение синхроимпуль1716483 7сов на вход 24 счетчика 5 и запрещает прохождение сигналов через элементы 14 и 16. Таким образом, на время протекания переходного процесса в системе прекращается контроль за ее динамикой, а в регистре 2 запоминается код состояния, предшествовавшего началу переходного процесса. Защита от блокировки генератора тактовых им-, пульсов 20 при загрузке кодов в счетчик 5 осуществляется за счет обратной связи с выхода элемента 11 на вход 32 элемента 16, что допускает блоки" ровку генератора только во время так" 15 тового импульса, в то время как загрузка кодов в счетчик происходит в промежутке между импульсами, По ис" течении времени, соответствующего коду, загруженному В счетчик 5, на его выходе появится сигнал с высоким уровнем. Данный сигнал появится во время полки тактового импульса (состояние регистров счетчика изменяется по Фронту импульса), поэтому немед ленной загрузки нового кода в счетчик 5 не произойдет. К этому времени последний из йоступивших на регистр 1 код состояния сравнится с кодом, . запомненным в регистре 2, а результат поступит на элементы 9 группы 8, где он будет проанализирован согласно соответствующему переходному инварианту. Если произошла недопустимая смена сОстОяний, т,е. на выходе эле мента 1 О оказался высокий потенциал, то при появлении на выходе счетчика высокого потенциала произойдет блокировка прохождения синхроимпульсов через элемент 11, на выходе устройст ва установится высокий потенциал. Анализ содержимого регистров позволя" ет определить характер неисправности, возникший в контролируемой системе Если состояние системы изменилось в 45 соответствии с переходным инвариантом, то блокировки прохождения синхроимпульсов через элемент И не произойдет. По срезу тактового импульса (фронт которого установил высокий потенциал на выходе .Счетчика) в регистр 2 запишется код, характеризующий новое состояние системы, а в регистр 1 - код текущего состояния. Если к этому времени не начнется следующий55 переходный процесс, то коды на регистрах 1 и 2 окажутся одинаковыми, что приведет к пропаданию сигнала рас" согласования на выходе элемента 12,Благодаря схему задержки 19 загрузка .кода в счетчик 5 в этом, случае не произойдет, Дальнейшая работа устройства аналогична описанной.Блоки 1-3, 6, 8,.10, 11 и 20 явля" ются элементами прототипа, причем их функциональное назначение, а также количество входов и выходов не изменяется.Блоки 4 и 12 аналогичны блокам 3 и 10, соответственно являющихся элементами прототипа.Блок 5 является счетчиком и может быть выполнен на базе интегральных микросхем, например, серии К 155,Элементы 12-17 являются известными элементами дискретной техники и могут быть выполнены на базе интегральных микросхем серии К 155 или К 555.Схема задержки 18 может быть реализована на элементе И или ИЛИ, а схема задержки 19 на базе Р-триггера.Технико-экономическая эффективность представленного технического решения заключается в повышении достоверности контроля динамики Функционирования сложных систем, а следовательно, качества процесса управления.Реализация изобретения возможна на базе существующих элементов .элекронной техники.формула изобретения Устройство для контроля состоянийсложных динамических систем, содержа-щее первый и второй регистры, группу элементов СЛОЖЕНИЕ ПО ИОДУЛЮ ДВА, первый блок памяти эталонов, группу элементов И, генератор тактовых импульсов, первйй и второй элементы ИЛИ,причем информационные входы первогорегистра являются входами устройства для подключения выходов. контролируемой системы, а выходы соединены с информационными входами второго регистра и первыми входами элементов СЛОЖЕНИЕ ПО ИОДУЛЮ ДВА группы, вторыевходы которых связаны с выходами второго регистра и группой адресных входов первого блока памяти эталонов, авыходы соединены с первыми входамисоответствующих элементов И группы,вторые входы которых подключены кгруппе выходов первого блока памятиэталонов, а выходы - к входам первогоэлемента ИЛИ, выход генератора такто1 О 171 бй 83 Составитель С.Гальцдактор Н.Горват Техред Л.Кравчук ор С. Иекма Заказ 612 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при П(НТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. М 5 тельский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101 водс твенно-из вых импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, о т л и ц аю щ е е с я тем, что,с целью повышения достоверности контроля динамики за счет блокировки работы устройства5 на время протекания переходного про" цесса, в него введены второй блок памяти эталонов, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы задержки, элемент НЕ и счетчик, установочные входы которого связаныс выходами второго блока памяти эталонов, счетный вход - с выходом четвер" 15 того элемента ИЛИ, вход управления параллельной загрузкой - с выходом второго элемента И, а выход переполнения - с первыми входами с первого по третий элементов И и четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входами элементов задержки, 1 вторыми входами первого и третьегоэлементов И и выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И,. третий вход которого связан с выходом первого элемента ИЛИ, выходы пер.вого элемента задержки и первого элемента И соединены с тактовыми входа-:ми соответственно первого и второгорегистров, а выход второго элементазадержки через элемент НЕ подключенк второму входу второго элемента И,третий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы ко"торого связаны с выходами элементовСЛОЖЕНИЕ ПО МОДУЛЮ ДВА группы, адресные входы второго блока памяти этало"нов подклюцены к выходам второго регистра, выходом устройства являетсявыход третьего элемента И,