Устройство диагностирования динамических систем

17552Изобретение относится к автоматическому управлению и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики линейных блоков непрерывных динамических сис 5 тем и систем автоматического управления.Известно устройство для контроля инерционных звеньев, содержащее эта лонное инерционное звено, подклюценное к входу инвертора, выход которо-. го подклюцен к первому входу первого сумматора, вторымй входами подключенного к входам И контролируемых 15 инерционных звеньев, генератор тестовых сигналов, две группы вторых сумматоров, И+1 пороговый элемент. и дешифратор, выход которого связан с блоком индикации, управляющий вход дешифратора через пороговый элемент подключен к выходу первого сумматора, . первые входы вторых сумматоров первой группы подключены к входу генератора тестовых сигналов и к входу эталонного инерционного звена, выход которого подключен к вторым входам этих сумматоров, выход каждого второго сумматора первой группы подключен соответственно к входам контролируемых инерционных звеньев, входами соединенных с первыми входами каждого второго сумматора второй группы, к вторым входам которых подключены выход инвертора, выходы вторых 35 сумматоров второй группы подключены к входам соответствующих пороговых элементов, выходы которых соединены с информационными входами дешифратора.40Недостатком данного устройства является невозможность диагностирования тех звеньев системы, которые недоступны для измерения, так как для установления Факта неисправ 45 ности инерционного звена необходимо обработать его выходной сигнал непосредственно. Косвенный анализ в данном случае невозможен.Известно также устройство, со 50 держащее цепоцку последовательно соединенных интеграторов, охваченныхобратной связью через выход последнего интегратора, который соединен с одним из входов весового сумматора, остальные входы которого подключены к выходам контролируемой динамической системы, а они, в свою очередь,так же . как и входные сигналы сис-. темы связаны с входами всех интегра. торовНедостатком этого устройства яв" ляется невозможность определения места возникшей неисправности, так как оно предназначено для установления факта наличия неисправности.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство диагностики, позволяющее локализовать неисправности, искажающие один извыходных сигналов динамической системы, которое содержит две цепочки последовательно соединенных интеграторов, первый и второй сумматоры, группу сумматоров число которых больше на два числа выходов системы, причем входы системы подключены к входам каждого интегратора обеих цепочек, выходы системы связаны с входами первого и второго сумматоров, выход каждой цепочки соединен с другим входом первого и второго сумматоров соот". ветственно и одновременно с входами всех интеграторов своей цепочки, выход первого сумматора соединен с первыми входами группы сумматоров, а выходвторого сумматора - с вторыми входами сумматоров этой же группы.Недостатком устройства является невозможность локализации дефектов, искажающих внутренние, недоступные для контроля, сигналы динамической системы. Это связано с тем, что в общем случае дефект одного из внутренних сигналов вызывает искажение сразу нескольких выходных сигналов, цто противоречит логике работы данного устройства.Цель изобретения - повышение достоверности диагностики путем определения номера искаженного внутреннего сигнала объекта диагностирования, цто позволяет увеличить глубину поиска неисправности и тем самым сократить время на ее поиск и устранение.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее группу сумматоров, первый и второй сумматоры, первую и вторую группы из Е интеграторов, первые информационные входы интеграторов обеихгрупп образуют первую группу инфор5 1 мационных входов устройства, предназначенных для подключения входбв объекта диагностирования, выходы которого подключены к второй группе информационных входов устройства, которую образуют входы первого слагаемого первого и второго сумматоров выход Е-го интегратора первой. группы соединен с входом второго слагаемого первого сумматора и вторыми информационными входами интеграторов первой группы, третьи информационные входы с второго по Е-й интегратор первой группы соединены с входами первого по (1 с)-й интегратор первой группы соответственно, выход Е-го интегратора второй группы соединен с входом второго слагаемого второго сумматора и с вторыми информационными входами интеграторов второй группы, выходы с первого по Ь) интегратор второй группы соединены с третьими информационными входами с второго по 1-й интегратор второй группы соответственно, дополнительно введены первая и вторая группы фильтров, группа пороговых элементов, дешифратор и индикатор, входы которых соединены с выходами дешйфратора, входы которого соединены с выходами пороговых элементов группы, входы которых соединены с выходами группы сумма" торов, входы первого слагаемого которых соединены с выходами Фильтров первой группы, а входы второго слагаемого соединены с выходами . фильтров второй группы, входы последних соединены с выходами второго сумматора, выход первого сумматора есоединен с входами Фильтров первой группы, третьи информационные входы первых и четвертые информационные входы с втОрого по 1.-й интеграторов первой и второй группы подключены к второй группе информационных входов устройства.Наличие связи выходных сигналов динамической системы со всеми интег. Раторами первой и второй групп интеграторов обеспечивает введение информации о внутренних дефектах для последующей обработки Фильтрами обеих групп.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства,Входы Б,. ,1) и выходы У Уз динамической системы через внеш 755258 бние Разъемные соединения 1 связаныс входами каждого из интеграторовобеих групп 2 и 3 и одновременновыходы У и У соединены с первыми вторым 5 сумматорами, Выход1-го интегратора группы 2 также соединен с входбм сумматора ч и одновременно с каждым из интеграторов10 своей группы. Таким образом соединены группы интеграторов 3 и сумматор5. Выход ч соединен с Фильтрами Ьпервой группы, а выход 5 - с фильтрами 7 второй группы. Выходы фильтроь .15 обеих групп попарно соединены скаждым из сумматорбв группы 8, которые своими выходами через пороговыеэлементы 9 соединяются с входами дешифратора 10, а он своими выходами20 с входами индикатора И .Устройство работает следующимобразом.Сигналы с объекта диагностирования через внешний разъем 1 поступают25 в контролирующую часть устройства,состоящую из элементов 2 - 5. Дваконтрольных сигнала Ь и 6 вырабатываются сумматорами ч и 5 соответственно. При отсутствии дефектов они30 равны нулю и описываются выражением= й+ ,Г ЬЧгде Ь =- вектор контрольных2сигналов35 Х 1Е = ,- вектор выходных сигналов цепочек интеграторов 2 и 3И " матрица, составлен 40 ная из коэффициентовсумматоров ч и 5У - вектор выходных сигналов У , . Л 2.Число интеграторов в группах 2 и 345 равно 1 с и рассчитывается по известнойметодике. По этой же методике рассчитываются величины коэффициентову элементов 2 - 5. Диагностируемая сйстема описывается в пространстве внутренних сигналов ХХХ =АХ+ ВБУ = СХ,где Х - вектор внутренних сигналоввектор входных сигналов1)оп.А,В,С - матрицы системы.58 8Допустим, что исказился сигнал Хна величинуХ . При этом выражение(2) примет вид 7 1/552При возникновении неисправности,искажающей один из сигналов Х контрольные сигналы Ь, и Ь отличаютсядруг от ДРУга и не Равны нулю. Послеобработки фильтрами 6 иони сравниваются сумматорамиПри этом навыходах всех сумматоров, кроме одного, появятся ненулевые сигналы ицифровой код неисправности будетвыработан группой пороговых элементов, Номер нулевого сигнал. соответствует номеру искаженного сигнала системы. При помощи дешифратора10 этот код преоЬразуется в соответствующее число и отображается наиндикаторе 11,Опишем методику расчета ФильтровЬ и 7, Искажение (дефект) сигнала Хобозначим через (Х;, Вектор ошибок5 Х внутренних сигналов Х связан свектором Ь следующей зависимостью; 10 2530 35 40 45 50 55+сс С. , с 1 К=1-(Й СА - Ьлоки матрицы1наблюдаемостипо вектору Ь ;.,с 1 к, - матрицы, составленные из коэффициентов 1-х,2-х к-х ин"теграторах групп2 и 5 при выходных сигналахобъекта диагностирования;Р - оператор диффе=ренцирования.Выражение (1) можно расписать вразвернутом видеЬ = И ЛХ( (-У( Х+(-Ъ(ЬХ(6 2 = 1 ( 1 Х (+1 Ю6 Х + +У, ( Х ( 2 )Для того, чтобы один из выходных сигналов сумматоров 8 1( ибыл равен нулю при искажении одногоиз сигналов Х необходимо, чтобыФильтры первои группы описывались пеРедаточными функциями И ,",Ы, а Фильтры второй группы - передаточными Функциями И, И.(2,Ы(11. Сигналы сумматоров 8 Ьудут приэтом описываться выражениями3 (1 с( 2 1 г( Ь .3 1, и (3) Ь(= М(гДХа 1 гя Х 2а выражение (3) запишется такЦ - 12 1 гДХ - (хИ(ДХ=О, 81 -г Опри 12.В результате этого на индикаторе11 отоЬразится цифра "2", котораясоответствует номеру искаженногосигнала.Формула изобретения Устройство диагностирования динамических систем, содержащее группу сумматоров, первый и второй сумматоры, первую и вторую группы из интеграторов, первые информационные .входы интеграторов первой и второйгрупп оЬразуют первую группу информационных входов устройства дляподключения входов объекта диагностирования, выходы которого подключенык второй группе информационных входов устройства, которую образуютвходы первого слагаемого первого ивторого сумматоров, выход к-го интегратора первой группы соединен свходом второго слагаемого первогосумматора и вторыми информационнымивходами интеграторов первой группы,третьи информационные входы с второго по 1 с-й интегратор первой группысоединены с выходами с первого по(1 с)-й интеграторов первой группысоответственно, выход Е-го интегратора второй группы соединен с входомвторого слагаемого второго сумматора и с вторыми информационнымивходами интеграторов второй группы,выход с первого по (1 с)-й интеграторов второй группы соединены стретьими информационными входами свторого по К-й интегратор второйгруппы соответственно, о т л ич а ю щ щ е е с я тем, что,с цельюповышения достоверности диагностикпутем определения номера искаженноговнутреннего сигнала объекта диагностирования, в него введены перваяи вторая группы фильтров, группапороговых элементов, дешифратор ииндикатор, входы которого соединеныс выходами дешифратора, входы которого соединены с выходами пороговых элементов группы, входы которыхСоставитель Ю.СаяпинТехред М.Моргентал Корректор С.Лисина Редактор И.Касарда ФЗакав 2893 Тираж ПодписноеРиИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,10 9: 17 соединены с выходами сумматоров группы, входы первого слагаемого которых соединены с выходами фильтров первой группы, а выходы второго слагаемого соединены с выходами фильтров второй группы, входы кото- . рых соединены с выходом второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входами фильтров первойгруппы, третьи информационные входыпервых и четвертые информационные 5 входы с второго по К-й интеграторовпервой и второй групп подключенык второй группе информационных входов устройства.Э