Устройство для контроля радиоэлектронных объектов

)5 60 ПИ ЕНИ ВТОРСКО асняков, Д.М. Нотво СССР46, 1983,ство СССР46, 1988. РАДИО матике и ретенияконтроле мени, заперации текущего . СО) проьного обретение ительной вано дляконтра эировани лактику. вычис польз яния прогн Известно устдиоэлектронныхдатчики параметзатор, АЦП, накоэффициентов, днакапливающих.датчик эталоновнератор тактовчастоты. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССРНИЕ ИЗОБРЕМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯЭЛЕКТРОННЫХ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к автовычислительнойтехнике. Цельизобускорение работы устройства приобъектов за счет сокращения вретрачиваемого на вычислительныев каждом цикле контроля, Оценкутехнического, состояния объектов (Тводят на основе метода последова относится к автоматике и технике и может быть исоценки технического состопируем ого объекта и я момента вывода его на ройство для контроля раобъектов, содержащее ов, коммутатор, нормали-. питель, два задатчика коа блока умножения, два сумматора, три ключа, эасумматор, индикатор, гех импульсов и делитель анализа, для чего по каждому из контролируемых параметров на основании текущей статистики (результатов измерений) осуществляется проверка двух гипотез: Но - параметр в допуске, Н 1 - параметр не в допуске. Прогнозирование ТСО проводят путем расчета экстраполированных значений параметров на будущие интервалы времени. Расчет осуществляется на основе учета последних Й измерений (Й3) с соответствующими весами. Результаты оценки и прогнозирования отображаются на индикаторе, в результате чего делается интегральное заключение с ТСО, Использование накапливающего сумматора, пяти коммутаторов и ключа позволяет уменьшить машинное время для вычислений за счет исключения одной из длинных операций - умножения в каждом цикле обработки без снижения точности и достоверности контроля, 2 ил. Недостатком известного устройства является сравнительно большое потребное число измерений для достижения необходи- фс мого уровня достоверности. ЫНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретению яв. ляется устройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее датчики параметров, коммутатор, нормалиэатор, АЦП, накопитель результатов измерения, первый и второй задатчики коэффициентов, первый и второй блоки умножения, первый и второй комбинационные сумматоры, первый и Второй накапливающие сумматоры, ключи с первого по третий, задатчик эталонных значений параметров, индикатор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, схему сравнения и блок советчиков.Недостатком данного устройства является большое потребное время для производства необходимых вычислений в каждом цикле обработки, что связано главным образом с наличием таких длинных операций, как умножение. Цель изобретения - ускорение работы устройства при контроле объектов за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля.Поставленная цель достигается тем, что в устройетво для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее группу датчиков параметрев, коммутатор, нормализатор, аналого-цифровой преобразователь, накопитель результзтов измерений, задатчик коэффицйентов расчета граничных значений параметра, первый и второй комбинационные сумматоры, первый и второй накапливающие сумматорц, задатчик коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, блок умножения, ключи с первого по третий, задатчик эталонных значений параметра, индикатор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, схему сравнения, блок счетчиков, введены коммутаторы со второго по шестой, четвертый ключ, третий накапливающий сумматор, что позволяет ускорить работу устройства за счет сокращения времени, затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля,На фиг,1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - диаграмма синхронизации работы блоков уст. ройства.Устройство содержит группу 1 датчиков параметра, первый коммутатор 2, нормали- затор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, накопитель 5 результатов измерений, задатчик 6 коэффициентов расчета граничных значений параметра, третий накапливающий сумматор 7, второй комбинационный сумматор 8, первый накапливающий сумматор 9, задатчик 10 коэфФициентов расчета экстраполированных значений параметра, блок 11 умножения, второй накапливающий сумматор 12, первый ключ 13, задатчик 14 эталонных значений параметра, первый комбинационный сумматор 15, второй ключ 16, индикатор 17, генератор.18 тактовых импульсов, делитель Ю частоты, схему 20 сравнения, третий ключ 21; блок 22 счетчиков, второй 23, третий 24, четвертый 25, пятый 26 и шестой 27 коммутаторы и четвертый ключ 28.. Генератор 18 и делитель 19 выполняют функции синхронизатора устройства. Синхронизатор вырабатывает сигналы (А) = А 1, А 2,;, Ар, АС С 1, С 2 С 1, Св, (Я) = 31, 5 ъ Зз, которые задают последователькость обработки информации о параметрах системы и синхронизируют работу узлов устройства, где . и в соответственно число контролируемых объектов и параметров. Синхронизатор выполнен. на микросхемах КМОКТ 2,10 КР 590 КН 2. Нормэлизатор 3 осуществляет представление различных электрических величин. контролируемых объектов в определенный масштаб напряжения и реалиэу 15 ется на операционном усилителе с изменяемым коэффициентом усиления. Коэффициент усиления автоматически уста 20 навливается управляющими сигналами (А), (С) в интервале действия сигнала 31, Изме-. нение коэффициента усиления производится коммутацией резисторов цепи обратной связи усилителя, АЦП 4 преобразует напряжение (токи) с выхода нормализатора.в циф 25 0 ц =0 где Оц - результат 1-го измерения )-го параметра, и проверяется условие(2) А 1ОВ 1 ,ровой двоичный код.Работа устройства осуществляется в реальном масштабе времени, циклически, с периодом опросов объектов То. Каждый из 30 периодов То состоит из периодов опроса .параметров Тп 1, ) = 1,а. Таким образом, контроль множества объектов и параметров осуществляется на основе принципа вре менного разделения. В результате этого с 35 выхода коммутатора 2 может поступать информация в текущий момент времени не более чем отодного физического датчика, выполняющего функции измерителя какого- либо параметра одного из объектов.40 Цифровой двоичный код, снимаемый свыхода АЦП и несущий информацию об измененном значении одного из параметров, поступает на накопитель 5 и первый накапливающий сумматор 9. В блоках 6-9, 20-28 45 с использоеаниемметодэ последовательного анализа после каждого очередного измерения осуществляется проверка двух гипотез: Но - параметр в допуске, Н 1- параметр вышел за пределы допуска. В ре зультате проверки для -го параметра нав-м шаге (испытании) формируется суммаВ выражении (2) значения А 1 п 1 и 81 п являются линейными функциями от в и рассчитываются по формулам А 1 =В 11+в Вз 1,(3) Вп = Вг 1+ п 1 Вз 1,где Вц= Ь Пвг 1 - Пвц 1 - аВг 1 = Ь -ог 1 - В.Пвг 1 - Пвц а(4) в 2 +ПвВз 1 =2 где ог - дисперсия ошибок иэмеренйя;а - допустимая вероятность ошибок 1- го рода (если отклоняется гипотеза Н, в то время, когда она истинна);Р - допустимая вероятность ошибок 2-го рода (если принимается гипотеза Но в то время, когда истинна конкурирующая гипотеза Н 1);Пвц - первый верхний порог 1-го параметра (предельно допустимое значение, при непревышении которого объект функционирует с высокой эффективностью);Пвг 1 - второй верхний порог 1-го параметра (предельно допустимое значение, превышение которого равносильно неработоспособности объекта),При проведении проверки условия (2) формируется одно из трех возможныхрешений: если ОА 1 п 1, то принимается гипотеза Но, если О,В 1 п, то принимается гипотеза Н 1, если А 1 п 1 ( О,В 1 п, то испытания продолжаются, (5).Если параметр характеризуется не только верхними, но и нижними порогами (допусками), то расчет ведется по выраже,ниям (1) - (4) за исключением того, что в выражениях (4) значения Пвц и Пвг; должны быть заменены соответственно на значения Пнц и Пнг 1, Если верхние и нижние пороги симметричны относительно номинального. значения параметра О то необходимость в параллельных расчетах для обоих порогов отпадает,В первом накапливающем сумматоре 9 по каждому из контролируемых параметров формируются суммы в соответствии с выражением (1), которые поочередно при помощи шестого коммутатора 27 выдаются на схему 20 сравнения. В данной схеме произ водится сравнение в соответствии с выражением (2), причем значения А 1 П 1 и В 1 на нее поступают через четвертый ключ 28 с выхода второго комбинационного сумматора 8,где они формируются в соответствии с выражением (3).Значения В 11, Вг 1 и Вз 1 предварительно рассчитываются в соответствии с выражением (4) и вводятся в качестве констант в задатчик 6 коэффициентов расчета граничных значений параметра. Таким образом, блок 6 по существу представляет собой постоянное запоминающее устройство (работающее только на считывание информации) с минимально необходимы д объемом памя 10 15 ми числами, как это имеет место в известном устройстве, а путем использования соотношения1 Вз 1-(1-1)Вз)+ Вз), (6)что стало возможным благодаря тому, что . принимает только целочисленные значения 1= 1,в, Таким образом, блок 7 может состо 50 ять из Ь в однотипных независимых секций(по общему количеству контролируемых параметров), в каждой из которых происходит накопление значений 1 Вз 1 путем суммирования значения Вз 1 с содержимым предыдущего шага,ти 3 Ф ячеек. При очередном шаге испытания 1-го параметра выбор соответствующих значений Вц и Вг 1 осуществляется при помощи пятого коммутатора 26, а зна чения Вз 1 - при помощи четвертого ком-.мутатора 25. Для одновременного формирования значений А 1 П и йр в соответствии с выражениями (3) второй комбинационный сумматор 8 может состоять из двух125 независимых самостоятельных частей, работающих параллельно, Результаты суммирования А 1 п и К 1 п в этом случае должны быть записаны в два независимых выходных регистра, входящих в состав блока 8, В этом 30 случае целесообразно построение схемы 20сравнения в виде двух независимых самостоятельных частей, каждая из которых параллельно во времени проверяет одно из условий двойного неравенства (2), Такая ор ганизация блоков 8,28 и 20 позволяет сокра, тить затраты машинного времени в этихблоках на проверку каждого из параметров примерно в 2 раза по сравнению с тем случаем, когда в каждом из названных блоков 40 нет дублирования однотйпной аппаратурыи обработка каждой иэ двух величин производится последовательно во времени. В третьем накапливающем сумматоре 7 формируются произведения, но не путем вы полнения длинной арифметическойоперации "умножение" над многоразрядныИтак, каждая секция третьего накапливающего сумматора 7 выполняет роль дискретного интегратора, содержимое которого линейно возрастает от шага к шагу,Блок 22 счетчиков осуществляет подсчет числа шагов (испытаний) т по каждому из параметров и определяет моменты приема значений Вз 1 для )-го параметра. Кроме того, блок 22 бсуществляет обнуление )-й секции третьего накапливающего сумматора 7 в случае принятия гипотез Но или Н 1 - выражение (5), Число счетчиков, входящих в блок 22, равно 1.е, они могут быть выполнены на микросхемах К 176 ИЕЗ, К 164 ИЕ 1, К 176 ИЕ 17. Разрядность и каждого счетчика опрЕделяется из соотношенияи = 092%макс(,= 1,л,аэ 01,гдв в - максимально допустимое число ша .,гов (испытаний), после которого должно быть принято решение.Как вход, так и выход блока 22 счетчиков связаны соответственно с блоками 20 и 7 через третий и второй коммутаторы (блоки 25 24 и 23), которые управляются. синхронизатором устройства (блоки 18 и 19) и обеспечивают подключение )-й секции блоков 22 и 7 при контроле )-.го параметра.Результат решения с выхода схемы 20 30 сравнения через третий ключ 21 пбдается на индикатор 17. Если решение связано с принятием одной из гипотез,(Но или Н 1), сигналы с выхода схемы 20 поступают через третий коммутатор 24 на вход сброса блока 35 22 счетчиков для обнуления содержимого соответствующего счетчикаа также на вход блока 9 для обнуления содержимого первого накапливающего сумматора по контролируемому в текущий момент параметру. 40Накопитель 5 производит запись и хранение значений последних й измерений по каждому из в параметров всехобъектав контроля, Накопитель содержит (. й М ячеек.памяти. Записью и считыванием слов в 45 накопителе управляют сигналы (А), (С), 31 и 82 делителя 19, Результаты измерений из накопителя 5 поступают в качестве первого сомножителя на блок 11 умножения, с помощью которого, а также с помощью второ .го задатчика коэффициентов 10 (второго сомножителя) и второго накапливающего сумматора 12 производится расчет экстраполированного значения )-го параметра Оэ в соответствии с выражением 55где аь - коэффициент экстраполяции результата 1-го измерения.Значения коэффициентов аэ для каждого 1-го измерения рассчитываются предварительно на осНовании выражения 1 эВторой задатчик 10 коэффициентов служит для записи и хранения коэффициентов аэ и выполняет функции полупостоянного запоминающего устройства емкостью й слов,лЗначениЯ О 1 э чеРез пеРвый ключ 13 поступают на первый комбинационный сумматор 15, где рассчитываются величины и знаки отклонений Ь) экстраполированных значений параметров О 1 э от их номиналов ,ОА = Цэ - Он,Значения номиналов Он 1 хранятся в задатчике эталонов 14 и по сигналам (А), (С) делителя 19 частоты выдаются на первый комбинационный сумматор 15 на вход второго слагаемого. Задатчик эталонов является постоянным запоминающим устройством емкостью 1 в ячеек памяти,Индикатор 17 используется для визуальной оценки результатов контроля. С этой целью цифровые величины, поступающие на его входы с блоков 21 и 16, преобразуются в аналоговые величины и.хранятся в течение времени не менее То. По каждому параметру на индикаторе отображается номер параметра, верхние и нижние допуски отклонения от номинала, текущие отклонения экстраполированногозначения от номинала, итоговое заключениео нахождении параметра в допуске или не в допуске,В качестве задатчиков (блоки 6,10 и 14) целесообразно использовать постоянные запоминающие устройства, что позволяет уменьшить время обращения (например, ПЗУ на микросхемах К 1607 РФ 1, К 1801 РЕ 1, К 1809 РЕ 1, К 601 РЕ 1 П, матрицу-накопитель ПЗУ 307 РВ 1).В качестве накопителя (блок 5) можно использовать микросхемы 132 РУ 1, 185 РУ 4, 185 РУ 5, 541 РУ 1, матрицу ОЗУ К 176 РМ 1, КР 507 РМ 1,В качестве комбинационных сумматоров (блоки 8 и 15) целесообразно использовать микросхемы 155 ИМ 1, 155 ИМ 2, 134 ИМ 56, К 176 ИМ 16, 564 ИМ 1; К 161 ИМ 1, в качестве накапливающих сумматоров (блоки 7,9,12) - микросхему К 502 МС 1.Коммутаторы (блоки 23 - 27) служат для коммутации величин, представленных в цифровой форме, что связано с обработкой в текущий момент времени только одного из контролируемых параметров из множествагп параметров. Исходя из этого, структуры коммутаторов могут быть аналогичны, Каждый коммутатор состоит из ."пт секций. Каждая секция представляет из себя сборку трехвходовых конъюнкторов, причем их количество равно разрядности коммутйруемых операндов, На один из входов конъюнктора подается .соответствующий сигнал А с делителя 19, на другой вход - оттуда же сигнал С 1, на третий вход -значение одного из разрядов ("1" или "0") обрабатываемого в данный момент времени операнда. При этом активно функционирует в любой момент времени только одна изщ секций коммутатора. В частном случае, когда контроль объекта осуществляется только по одному из параметров, из предлагаемого устройства могут быть исключены укаэанные коммутаторы, В известном устройстве, предполагающем обработку по множеству параметров, также необходимо введение блоков, выполняющих функции коммутаторов,В качестве базовых объектов могут быть приняты диагностическая измерительная прогнозирующая система КИ, и встроенная автоматически действующая система контроля и диагностики.Технический эффект от использования предлагаемого устройства по сравнению с базовыми объектами заключается в сокращении потребного машинного времени для вычислений в каждом цикле обработки без снижения точности и достоверности контроля.Так как для решения задачи контроая объектов наиболее предпочтительна микропроцессорная техника, то сопоставим время сложения в предлагаемом устройстве с временем выполнения умножения в извест-, ном устройстве на основании характеристики серийно выпускаемых промышленность микропроцессоров К 580 и К 1810, Для К 580 указанные времена составляют соответственно 2 и 12,5 мкс, а для К 1810 - соответственно 0,5 и 67 мкс, Разности времен для обоих операций составляют абсолютные значения сокращения времени - вычислений на основе указанных микропроцессоров при использовании предлагаемого устройства,Предлагаемое устройство обеспечиваетодинаковые с базовым объектом точность и40 аналого-цифрового преобразователя соеди 50 5 10 15 20 25 30 35 дрстоверность, так как расчеты в обоих случаях ведутся по одним и тем же аналитическим выражениям, при одной.и той жеразрядности чисел (операндов). При этом впредлагаемом устройстве не появляется каких-либо дополнительных источников погрешностей,Если учесть, что в одном цикле обработки То операция "умножение" в базовом объекте выполняетсяа раз, то суммарныйвыигрыш во времени, работы процессора .получается во столько же раз больше,Уменьшение потребного машинноговремени для вычислений в каждом циклеобработки позволяет создать временной резерв и при использовании для целей контроля спецвычислителя (микроЭВМ) сзаданным быстродействием на этой основеуменьшить период опроса и обработки всехпараметров, что создает предпосылки длясущественного повышения точности и достоверности контроля,Формула изобретенияУстройство для контроля радиоэлектронных объектов, содержащее последовательно соединенные группу датчиковпараметров, первый коммутатор, нормализатор и аналого-цифровой преобразователь, а также накопитель результатовизмерений, задатчик коэффициентов расчета граничных значений параметра, первыйи второй комбинационные сумматоры, пер-вый и второй накапливающие сумматоры,задатчик коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, блок умножения, три ключа, задатчик эталонныхзначений параметра, индикатор, генератортактовых имйульсов, делитель частоты,схему сравнения и блок счетчиков, выход нен с информационным входом накопителя результатов измерений й информационным входом первого накапливающего сумматора, выход. накопителя результатов измерений связан с входом первого. сомножителя блока умножения, вход второго сомножителя которого подключен к выходу задатчика коэффициентов расчета экстраполированного значения параметра, выход блока умножения соединен с информационным входом второго накапливающего сумматора, выход которого связан с информацион- . нйм входом первого ключа, выход которого соединен с входом первого слагаемого перваго комбинационного сумматора, вход второго слагаемого, которого подключен к выходу задатчика эталонных значений параметра, выхрд первого комбинационного сумматора связан с входом второго ключа, .выход которого соединен с первым входом индикатора, второй вход которого связан с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом схемы сравнения, который подключен также к входу обнуления перво го накапливающего сумматора, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты, синхровходы которого связаны с управляющими входами первого коммутатора, нормализатора, ана лого-цифрового преобразователя, с входами управления считыванием накопителя результатов измерений, задатчика коэффициентов расчета граничных значений параметра, задатчика коэффициентов расчета 15 экстраполированного значения параметра, с управляющими входами первого, второго и третьего ключей, с входом управления считыванием задатчика эталонных значений параметра, с управляющим входом ин дикатора и входом разрешения суммирования второго комбинационного сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения работы устройства при контроле обьектов за счет сокращения вре мени затрачиваемого на вычислительные операции в каждом цикле контроля, в устройство введены третий накапливающий сумматор, коммутаторы с второго по шестой и четвертый ключ, выход схемы сравнения 30 связан с информационным входом третьего коммутатора, выход которого соединен с входом сброса блока счетчиков, выход которого подключен к информационному входу второго коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом третьего накапливающего сумматора, второй информационный вход которого подключен к выходу четвертого коммутатора,информационный вход которого соединен с первым выходом задатчика коэффициентов расчета граничных значений параметра, второй выход подключен к информационному входу пятого коммутатора, выход которого соединен с входом первого слагаемого второго комбинационного сумматора, вход второго слагаемого которого связан с выходом третьего накапливающего сумматора, выход второго комбинационного сумматора подключен к информационному входу четвертого ключа, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом шестого коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом первого накапливающего сумматора, синхровходы делителя частоты связаны с соответствующими входами разрешения суммирования третьего накапливающего сумматора, первого накапливающего сумматора, со счетными входами блока счетчиков, с управляющими входами коммутаторов с второго по шестой и четвертого ключа,. сл А. 45,44 Г. Составитель В.КуликовРедактор И,Горная . Техред ММоргентал Корректор Т.М ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Га роизводственно-изда аказ 695 Тираж Подписное ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4 Ю