Устройство для контроля динамической системы управления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеэ Сфеетскнк Сфцналнстнчесннв Реслублнк(22) Заявлено 19. 11. 79 (21) 2843180/18-24 Ф) М с присоединением заявки йо(23) Приоритет 6 05 В 23/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опублнкфвания описания 23 10. 81(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ;СИСТЕМЗ УПРАВЛЕНИЯ 2ри проведении кон" истем ого устройства йвреализации.им по технической аемому является троля, содержащее рующих воздействий лиэатор, соедикой системой,сумзанный с блокамйрезультата конный блок вычитаюдиненный со спектом, и блок квадрас суммирующим 5 тройероятдинамиИзобретение относится к технике- контроля динамических систем.и может быть использовано при контроле систем автоматического управления.Известно устройство для контроля динамических систем, содержащее генератор стимулов, анализатор спектра и сумматор и позволяющее контролировать объект на основании отклонения временной характеристики объекта от эталонной Щ . Недостатком этляется сложностьНаиболее блиэксущности к предлагустройстводля конгенератор стимулии спектральный ананенные с динамичесмирующий блок, свясравнения и оценкитроля, многоканальщих устройств, соеральным анализаторторов, соединенныйблоком 2.Недостатком известного уства является значительнаяность необнаружения отказов ческой с ы итроля.Цель изобретения - увеличение достоверности результатов контроля.Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор стимулов и анализатор спектра,соединенные выходом и входом соответственно с выходом и входом устройства, сумматор, блок сравнения, блок оценки, блоки-нормализаторы,коммутатор, выход которого связан совходом аналого-цифрового преобразователя; блок памяти и программный блок, соединенный с пультом ручного ввода, введены два блока ключей, три счетчика, блок фиксации мгновенных значений сигналов и три блока регистров, управляющие входы койрых соединены с соответствующими тремя выходами программного блока, другие девять выходов которого связаны с соответствующими управляющими входами коммутатора, блока оценки, генератора стимулоФ, анализатора спектра, блока Фиксации, блока памяти, двух блоков ключей и первого счетчика, выход анализатора спектра соединен с информационным входом коммутатора и первьм входом первого блока-нормалиэатора, выход .25 которого через последовательно связанные второй блок-нормализатор,сумматор, блок сравнения и бЛок фиксации мгновенных значений сигналов подключен к первомувходу блока оценки,выход аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные первые блоки ключей и регистровсвязан с управлякщим входом второгоблока-нормализатора, выход первогосчетчика через последовательно включенные блок памяти, второй блок регистров и третий блок-нормализатор соединен со вторым входом сумматора,выход блока памяти связан со вторьмвходом первого блока ключей и выходом пульта ручного ввода, а черезпоследовательно включенные третийблок регистров и четвертый блок-нормализатор - со вторым входом блокасравнения, выход которого соединен совторым входом блока оценки и управ- Щляющим входом второго блока ключей,подключенного первым и вторым выхода.ми соответственно к входам второго итретьего счетчиков, выходы которыхсвязаны соответственно с первым ивторым управляющими входами первогоблока-нормализатора.На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства для контроля динами-,ческих систем; на фиг. 2 и 3 - блоксхемы нестандартных блоков.30Устройство содержит коммутатор 1,аналого-цифровой преобразователь 2,блок 3 ключей, блок 4 памяти, первый. И 35, суммирующего счетчика 36, элемента ИЛИ 37, усилителя 38, элемента ИЛИ 39, генератора 40 синхроимпульсов (вырабатывает две, сдвинутые по времени, последовательностиимпульсов), элемента И 41, ждущегомультивибратора 42, дифференцирующей цепочки 43, элементов И 44 и 60И 45, триггеров 46 и 47,ждущего мультивибратора 48, триггера 49, ждущего мультивибратора 50, суммирующегосчетчика 51 (используется в качестведелителя частоты исходных синхроимпульсов) и элемента ИЛИ 52, а также 53-72 группа выходов и выходы программного блока.Блок 17 (фиг.3) состоит из элементов НЕ 73 и И 74, ждущего мультивибратора 75, элементов И 76 и НЕ 77, триггера 78 и элементов НЕ 79, И 80, НЕ 81, управляющий вход 82 блока 17, входы 83-85 блока 17, связанные с соответствующими выходами блока 15, входы 86-88 блока 17,связанные с соответствующими выходами блока 16 и выходы 89, 90 блока 17 соответственно "Годен" и "Не годен".Устройство функционирует в двух режимах: режиме ввода констант и режиме контроля.В режиме ввода констант при нажатии на соответствующую пусковую кнопку (не показана) на вход 70 блока 24 поступает импульсный сигнал (импульс) "Пуск на ввод", который устанавливает триггер 49 в единичное состояние.При этом на управляющий вход пульта 23 выдается управляющий сигнал, по которому с первичного носителя информации (например, с перфоленты) считывается информация. При считывании каждого цифрового кода константы с пульта 23 в блок 24 на. вход 71 поступает управляющий сигнал, вызывающий появление на выходе 72 блока 24 импульса счета счетчика 5 (состояние этого счетчика отражаеткод адреса ячейки блока 4, к которой производится обращение в данный момент), а на выходе 62 - управляющего сигнала, поступающего иа второй управляющий вход блока 4. При этом производится запись цифрового кода константы в блоке 4,.После окончания процесса записи констант в блоке 4 .с пульта 23 на вход 69 программного блока 24 подается управляющий сигнал, устанавливающий триггер 49 в нулевое состояние.В режиме контроля при нажатии на другую пусковую кнопку (не показана) на вход 68 блока 24 поступает имцульс "Пуск на контроль", который устанавливает триггер 47 в единичное состояние. При этом на выходах узла 32 появляются одиночные импульсы, сдвинутые во времени друг относительнодруга. Частично эти импульсы непосредственно используются как управляющие сигналы (импульсы на выходах 57, 58, 60, 64 и 65). Другие импульсы узла 32 поступают на соответствующие элементы блока 24, где преобразуются в управляющие сигналы. По управляющему сигналу блока 24 на вы-, ходе 65 производится установка в исходное состояние всех остальных блоков устройства для контроля.При этом в счетчики 18 и 19 заносятся одинаковые двоичные коды (устанавливаются единичные коэффициенты передачи каналов блока-нормалнзатора 11)Затем на вход системы 9. с выхода генератора 8 подается испытательный сигнал. На выходе системы появляется реакция системы (временная характеристика) К(с),по которой анализатор 10 производит определение коэффициентов Фурье аЗатем в анализаторе 10 значения указанных коэффициентов фиксируются по сигналу блока 24.Напряжения, соответствующие контролируемым коэффициентом Фурье а; через коммутатор 1 последовательно 1 О друг за другом подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 2,где преобразуются в двоичные коды.Одновременно с поступлением на вход системы9 стимулирующего воздействия произво дится считывание двоичного кода номинального значения энергии весовойфункции ЕО системы 9 с блока 4. Последний запоминается в регистре 7.Затем из блока 4 считывается и запоминается в регистре 20 двоичный код допустимого значения отклоненияЬЕдоп контролируемой энергии весовой функции системы Е от номинальной Ео.При этом коды адресов ячеек блока4, в которых хранятся считываемыеконстанты, формируются в счетчике 5 под действием импульсных сигналов(импульсов), поступакщих с соответствующего выхода блока 24.В соответствии с вызванными изблока 4 двоичными кодами устанавливаются коэффициенты передачи блоковнормализаторов 14 и 21. Под.действием эталонного напряжения, воздействукщего на входы этих блоков, на ихвыходах образуются напряжения, пропорциональные по величине Ео и ЬЕдо.Двоичные коды коэффициентов д по многократным сигналам блока 24 на управляющем входе блока 1 через блок 3 40 при наличии на соответствующем управляющем входе его разрешающего сигнала подаются на группу входов блока б, где и запоминаются, В соответствии с этими двоичными кодами устанавливаются коэффициенты передачи блоканормализатора 12.Запись двоичных кодов в регистры ,7, 20 и блок б осуществляется под действием сигналов, поступающих с соответствующих выходов и группы выходов блока 24.Напряжения, зафиксированные анализатором 10, проходя через блокинормализаторы 11, 12, изменяются в .соответствии с коэффициентами переда .чи каналов блока-нормализатора 12 и суммируются сумматором 13. Ввиду того, что на один из входов сумматора 13 напряжение, соответствующее величине Бо, подается с обратным зна- бО ком, на его выходе появляется напряжение, пропорциональное величинеЕ=Е-Ео(1)Это напряжение в блоке 15 сравнивается с напряжением, соответствующим допустимому значению Е.Результат сравнения с выходов блока15 на первом выходе сигнал появляется при(2) дЕЕоп на втором - при дЕ = дЕо(3) на третьем приЬЕд Едоо(4) по сигналу блока 24 фиксируется вблоке 16,По сигналам блока 24 из блока 4считываются и записываются в регистры7 и 20 двоичные коды величин соответственно 1 и О. На входе сумматора13 при этом образуется напряжение,пропорциональное величине(5) Ь= Е - 1 Полученное напряжение в блоке 15сравнивается с нулевым напряжением.При этом может оказаться, что д равно нулю, больше нуля или меньше нуля.В случае, если д = О, Е = 1(на вход анализатора 10 поступает нормированная-временная функция К н(с),сн 1= С 11 на управляющие входы блока22 не поступает ни один из сигналовЬ с О, д 7 О. При этом начинающие поступать с соответствующего выходаблока 24 импульсы не проходят через блок 22 на входы счетчиков 18 и 19 и не изменяют их состояние (коэффициенты передачи каналов блока-нормализатора 11 остаются равными единице). По сигналам блока 24 открывается блок 3 для прохождения двоичных кодов номинальных коэффициентов Фурье Ьн с группы выходов блока 4, указанные коды считываются из блока 4 и записываются в блок б. В соответствии с записанными в блок б кодами перестраиваются коэффициенты передачи блока-нормализатора 11. Затем из блока 4 считываются и записываются в регистры 7 и 20 двоичные коды соответственно 0 и допустимого значения скалярного произведения (Кн(С), Ко(сдоо. При этом на выходе сумматора 13 образуется напряжение, пропорциональное по величине значению скалярного произведения (КН, КНо(1), Последнее в блоке 15 сравнивается с снимаемым с блоканормализатора 21 напряжением, пропорциональным по величине допустимому значению скалярного произведения. Результат сравнения с выходов блока 15 (на первом выходе сигнал появляется приИЦ,КНОР(КнМ КнО(МЬо (б) на втором при(кн Ф КноМ=(КнМ Кно(М)о (7) на третьем при40 подается на входы 83-85 блока 17.На входы 83-85 и 86-88 блока 17 подаются результаты анализа блока 15 (йа первые входы - непосредственно с,блока 15, а на вторые - через блок 16 фиксации) в соответствии с выражениями (13) - (15) и (9) - (11). При этом появление сигнала на выходе блока 15 соответствует наличию высокого потенциала на этом выходе,а отсутствие сигнала - наличию низкого потенциала. Поэтому при выполнении одного иэ условий (6) - (8) и (2) (4) на соответствующих входах блока 17 будут присутствовать высокие потенциалы, а на остальных - низкие.При выполнении условий (2). и .(6) (при этом на входах 84 и 87 блока 17) присутствуют высокие потенциалы, а на остальныхнизкие) по управляющему сигналу (импульсу) на входе 82 20 блока 17 на его выходе 89 появляется импульс (сигнал "Годен" ). В случае невыполнения хотя бы одного из указанных условий аналогичный импульс вырабатывается на выходе 25 90 блока 17, что соответствует по" явлению сигнала "Не годен".Если ь Ю О, Е Ф 1 (на вход анализатора 10 поступает нормированная временная функция динамической системы К(с), ан 1 зсу, на один из управляющих входов блока 22 поступает сигнал А ) 0 или Ь ( О. При этом начинающие поступать с соответствующего выхода блока 24 импульсы проходят через блок 22 и поступают на вход счетчика 18 или 19 в зависимости от знака величины Д. Соответствующий счетчик подсчитывает импульсы, причем величина зафиксированного в нем ранее двоичного кода в дискретные моменты времени уменьшается. Под действием двоичного текущего кода изменяются коэффициенты передач каналов блока-нормализатора 11 (увеличиваются или 45 уменьшаются по сравнению с. исходным единичным значением). При этом также изменяется величина а , приближаясь к нулевому значению. После того, как сигнал принимает нулевое значение, коэффициенты передачи блока 11 становятся равными по величине 1/Е,. В дальнейшемв устройстве контроля выполняются те же процедуры, что и для случая, когда на входе анализатора 10 поступает нормированная временная характеристика динамической системы.Устройство позволяет повысить достоверность контроля за счет уменьшения вероятности необнаружения от казов динамической системы, так как при оценке состояния объекта с помощью предлагаемого устройства в области работоспособности учитывается и угловое положение контроли руемого вектора (контролируемой временной характеристики), что значительно снижает неоднозначность определения состояния динамической системы. Кроме того, достоверность контроля с помощью предлагаемого устройства контроля повышается ввиду исключения иэ состава устройства контроля квадраторов аналоговых величин, обладающих малой точностью вычисления.Формула изобретенияУстройство для контроля динамической системы управления, содержащее генератор стимулов и анализатор спектра, соединенные выходом и входом соответственно с выходом и входом устройства, сумматор, блок сравнения, блох оценки, блоки-нормализаторы, коммутатор, выход которого связан со входом аналого-цифрового преобразователя, блок памяти и программный блок, соединенный с пультом ручного ввода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения достоверности результатов контроля, в устройство введены два блока ключей, три счетчика, блОк Фиксации мгновенных значений сигналов и три блока регистров, управляющие входы которых соединены с соответствующими тремя выходами программного блока, другие девять выходов которого связаны с соответствующими управляющими входами коммутатора, блока оцеики, генератора стимулов, анализатора спектра,. блока Фиксации, блока памяти, двух блоков ключей и первого счетчика, выход анализатора спектра .соединен с информационным входом коммутатора и первым входом первого блока-нормали- затора, выход которого через последовательно связанные второй блок-нормализатор, сумматор, блок сравнения и блок фиксации мгновенных значений сигналов подключен к первому входу блока оценки, выход аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные первые блоки ключей и регистров связан с управляющим входом второго блока-нормализатора, выход первого счетчика через последовательно включенные блок памяти, второй блок регистров и третий блокнормалиэатор соединен со вторым входом сумматора, выход блока памяти связан со вторым входом первого блока ключей и выходом пульта ручного ввода, а через последовательно включенные третий блок регистров и четвертый блок-нормализатор - со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом блока оценки и управляющим входом второго блока ключей, подключенного первым и вторым выходами соответственно к входам второго и третьего счетчиков, выходы которых связаны соответственно с первым и вторым управляющими входами первого блока-нормализатора.Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1. "Приспосабливающиеся автома-"тические системы", М., ИИЛ, 1963,с. 408-410.2. Авторское свидетельство СССРР 489086, кл. 6 05 В 23/02, 1973/5 Ра иал ППП фПатентф, г. Уагород, ул.Проектная,4 Тирам 943 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Подписноомитета СССоткрытийская наб