Устройство для определения состояния технического объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51)5 С 05 В ОБРЕТЛЬСТВУ ЕНИЯ вт тех-. и ия бло тчия кон ениеокрапера- области, граИзобретени вычислитель спользовано в ш прос ров. На блок-сблок в г,.1 изображва; на фиг.раметров; на ьир стро ания к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И ТОРСКОМУ СВИДЕ 1(71) Ленинградский институт водногс транспорта(56) Авторское свидетельство СССР В 429418, кл. С 05 В 23/02, 1974.Авторское свидетельство СССР В 378862, кл. С 06 Р 15/46, 1973.Авторское свидетельство СССР У 551614, кл. С 05 В 23/02, 1977Авторское свидетельство СССР В 1287117, кл. С 05 В 23/02, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА тносится к автоматике технике и может быть истемах автоматизиротехнического состояванного контроляния объектов.Целью изобретения является повыение быстродействия устройства в процессе определения запаса работоспособности технических объектов.Сущность изобретения заключается в том, что вначале определяют первую- (г 1граничную точку Хобласти С, затем определяют запас работоспособности 1 по величине расстояния между точками -(Г) -(1)Х, и Хц. После определения первойп 1граничной точки Х, определяют граничные точки области С внутри гиперсеры с радиусом К=1 При нахождении гра,.80155754(57) Изобретение относится ктике и вычислительной техникебыть использовано в системахтизнрованного контроля состоянических объектов, Целью изобявляется повышение быстродейсустройства. Устройство содержварьирования параметров, блокков параметров, блок определеции качества, блок допусковогроля, блок определения минималсигнала и блок индикации, Повбыстродействия обеспечиваетсящением количества переборныхций за счет уменьшения объемав которой осуществляется поисничных точек области работоспго состояния объекта. 2 з,п.6 ил 1 табл. ничной точки Х" области С, лежащей внутри гиперсеры с радиусом К , оп ределяют запас работоспособности по величине расстояния 1 с 1 между то ками Хд и ХЗатем определяют гра - Сг 1ничные точки области С, лежащие внут ри гиперсферы.с радиусом К =1 и т.д В связи с тем, что объемы гиперсфер значительно меньше объема области С происходит повышение быстродействия процесса оценки запаса работоспособности. БыСтродействие процесса повышается при увеличении размерноститранства контролируемых парамет 1557546допускового контроля; на фиг. 4 - блок определения минимальных сигналов; на фиг. 5 - график, поясняющий работу предлагаемого устройства; на фиг. 6 - блок определения функции качества,На фиг. 1-6 и далее по тексту приняты следующие обозначения:Х; - текущее значение .-го (1 - 101, и) параметра;п - число параметров;Т,М) - соответственно минимальноеи максимальное допустимые 15значения 1-й функции качества;М - число функций качества (работоспособности)1(Х) - текущее значение 3-й функции 2 Окачества (функции работоспособности);Р - область возможных значенийпараметров, определяемая нерав енствами: 25 где Х, ,Х 1 ак - соответственно минимальноеи максимальное допустимыезначения х-го параметра;М - область допустимых значенийпараметров,под которой поднимается множествозначений параметров, при которых вы,полняется следующее условие:О,О, - а,.(З 1,М); (2)С=РОМ - область работоспособности;Х - 1 -я граничная точка об(г 140ласти С Я 1,2. )Под параметрами в общем случае понимаются параметры комплектующих элементов, напряжения источников питания, параметры входных сигналов окружающей среды,Принцип работы устройства состоитв реализации зависимости всех параметров, определяющих работоспособностьмногомерного технического объекта, отодного дополнительного параметра всоответствии с уравнениемф (Х;+ ас), (3). где Х - некоторое заданное (расчет 55ное или номинальное) значение параметра (ХЕС) (1- безразмерный параметр, изменяюцицся от О до бесконечности;1а," постоянные (в частности,а "= 1).Совокупность уравнений (3) представляет собой параметрическое задание прямой (луча), исходящей из точки Х Хр уХСКоординаты граничных точек области С определяются по выражениюХ; = (Х;+ а), (4)(5) (6) с ъ и ф Здесь: Блок 1 содержит двоичный и-разряд"ный счетчик 8, где и - число параметров, и делителей напряжения, выполненных на потенциометрах 9.1 (.1,п),ключевые элементы 1 О и 11, сумматор12, узел 13 вычитания, источник 14регулируемого постоянного напряжения,генератор 15 линейноизменяющегосянапряжения, элемент 16 задержки, входы 17.1 для установки в нуль и 17.2запуска, шину Земля" 18, элементыИЛИ 19,1 и 19.2,б,. = (а,д,);Ип" йтпал ф фвам та) 4я = (а".,я;,".,ъ);Г = (Г " Г 1 Ю.)Устройство содержит блок 1 варьирования параметров, блок 2 датчиков параметров, блок 3 определения функций качества, блок 4 допускового контроля, блок 5 определения минимального сигнала, к второму одномерному входу которого подключен первый одномерный выход блока 1, одномерный выход блока 4 соединен с первым одномерным входом блока 1, с вторым одномерным входом которого соединен первый одномерный выход блока 5 вычислений минимального сигнала, второй одномерный выход последнего соединен с одномерным входом блока 6 индикации. На схеме обозначен технический объект 7. Второй многомерный выход блока 1 и многомерный вход блока 2 датчиков параметров соединены соответственно с многомерным входом и многомерным выходом%с, 0;, И=1,М),то выходной сигнал элемента И 21,равный логической единице, подаетсяна вход нуль-органа 22,5 15575Блок 4 содержит М логических элементов 20, где М - число функций качества (условий работоспособности,.выходных параметров), элемент И 21нуль-орган 22, при этом каждый логи"ческий. элемент 20 включает два узла23 и 24 вь 1 читания, два элемента 25и 26 памяти, два диода 27 и 28 и двелинии 29 и 30 установки начальных 10значений (шины),Бдок 5 содержит узел 31 вычитания,элемент 32 памяти, элемент 33 ИЛИ,элемент И 34, вход установки начальных значений и нуль-орган 35. 15Блок 3 включает сумматоры 36, 37и 38, узлы 39 40 и 41 умножения,узел 42 деления.Устройство работает следующим образом.В блоке 4 в элемент памяти 26 пошине 30 записывается минимальное значение 01 ;, а в элемент памяти 25по шине 29 - максимальное значениеЯ-й функции качества.25В блоке 1 на делителе 9.1 устанавливается нормированное значение, пропорциональное Х;, где Х;ц - номинальное (реальное) значение -го параметра (ХЕС, 1=1,п, п - число параметров).В исходном состоянии в счетчик 8по входу 17.1 записывается ноль, Таккак содержимое всех разрядов счетчиканавно нулю, то появляются единичные 35сигналы на нулевых выходах всех разрядов счетчика 8, которые подаютсяна управляющие входы ключевых элементов.11.В элемент 32 памяти блока 5 записывается число Ь, пропорциональноерасстоянию между противоположнымивершинами области Р.фЗатем в момент времени С 0 в блок 451 по входу 17.2 через элемент ИЛИ19,1 подается сигнал на вход генератора 15, выходной сигнал У=а которого поступает на вход сумматора 12,на вход вычитаемого узла 13 (в частности, а=1) и на второй вход блока 5,На другие входы узлов 12 и 13 подается напряжение Н (ПО=ВО РХ, ) с выаххода источника 14. Выходной сигналсумматора 12 11 =П +ай подается на 55информационные входы ключевых элементов 11, на управляюцие входы которыхподаны единичные сигналы с нулевыхвыходов всех разрядов счетчика 8. Выходной сигнал узла 13 11 =П -аС.подается на информационные входы ключевых элементов 10.Сигнал с выхода сумматора 12 черезоткрытые ключевые элементы 11 прикладывается к делителям 9 напряжения,При этом с их выходов снимаются сигналы 1 (Х,-аС), где- коэффициент пропорциональности (в частности=1), Эти сигналы подаются насоответствующие входы техническогообъекта 7 непосредственно или черезсоответствующие преобразователи (непоказ аны),Сигналы с выхода блока 1 изменяютпараметры технического объекта 7 итем самым изменяют его функцию, качества Я (1=1,М). Геометрическая интерпретацйя изменения параметров Х приведена на фиг5, Датчики, входящиев блок 2, преобразуют выходные сигналы объекта 7 в унифицированный электрический сигнал и подают его на входыблока 3,При необходимости в блоке 3 осуществляют также математическую обработку выходных параметров объекта 7для формирования Функций качества,Такая ситуация возможна в случае,когда измеряют, например, значениятока, напряжения и угла Фазовогосдвига, являющиеся выходными параметрами объекта, а функцией качестваможет быть значение активной и реактивной мощности.Выходные сигналы блока 3 подаютсяна входы блока 4, 3 блоке 4 значениекаждой Функции качества Ц;подаетсяна вход соответствующего логическогоэлемента 20, В логическом элементе20.3 значение Яподается на вход "+3узла 24 и на вход "-" узла 23Надругой вход узла 24 подается сигнал(1 с выхода элемента 26, Выходнойсигнал узла 24 Я 1- ;)О черездиод 28 подается на соответствуюцийвход элемента И 21, На другой входузла 23 с выхода элемента 25 подаетсясигнал 1. Выходной сигнал узла23 (Я 1 щ,-Я)ь 0 через диод 27 подается на соответствуюцнй вход элемента И 21. Гсли одновременно выполняются условия:В момент времени 1=1"1когдаЯ)=0,или Ц=Я)(что соответстф .вует граничной точке Х, на фиг.5)сигнал элемента И 2 1 будет равен ну 5лю. При этом выходной сигнал нуль-ор"гана 22, не равньпЪ нулю подаетсяна первые входы блоков 5 и 1 (фиг.,В блоке 5 сигнал с выхода генератора 15 У (С) блока 1 подается на входовычнтаемого узла 31 и на третий входэлемента И 34. На вход уменьпаемогоузла 31 подается сигнал Ь с выходаэлемента 32. Выходной сигнал узла 31У, = Ь(1) подается на первый входэлемента И 34 и на вход нуль-органа 35,Выходной сигнал нуль-органа 22 блока 4 в блоке 5 подается на второйвход элемента И 34. В момент совпадения сигналов на входах элемента И 1 20на его выходе появляется сигнал равный Б,.(С) = У(), Который черезГ 1элмщт ИЛИ 33 записывается н элемент, 32 памяти. ВьходноД сигнап элемента32 памяти.подаются на вход блока б 25индикации, где фиксируется. В данномслучае в блоке 6 запоминается сигнал1 пропорциональный расстоянию между- ,(г 1точками Х и Х,Выходной сигнал нудь-органа 22 3 Облока 4 в блоке 1 подается на соответствующий вход элемента ИЛИ 19.2,выходной сигнал которого устанавливает выходной сигнал генератора 15 равным нулю. Одновременно выходной сигнал элемента ИЛИ 19,2 подается навход элемента 16 задержки. Через времяпоявляется сигнал на его выходе,который подается на счетный входсчетчика 3 и на вход элемента ИЛИ 4019.1. 3 счетчик 3 записывается единица. При этом на единичном выходе первого разряда счетчика 3 появляетсясигнал логической единицы, а иа нулевом выходе " сигнал логическогонуля.Сигнал логической. единицы с единичного выхода первого разряда счетчика 3 подается на управляюп 1 ий входключевого элемента 10.1, Сигнал с выхода элемента 16 задержки через элемент ИЛИ 19. 1 подается на вход запус"ка генератора 15, включая его,в работу, При этом к делителю 9.1 будетприложен сигнал (110 + ае) а к дели"телям 9,29.п - сигнал (У - ай).С выхода делителя 9.1 снимается сиг- .нал , = Р (0+аТ), а с выхода делителя 9.1 (з.=2,п) - сигнал ,= РЯо-а).:/ Генератор 15 работает до момента времени С когда технический объект 7г)будет йаходиться на границе области работоспособности (см. точку Х на= (г фиг, 5). При этом расстояние между точками Х" и Хп будет пропорционально 1 , В блоке 5 производится сравнение значений 1 .11. Так как 1 ( 11 то значение 1 в элементе 32 памяти блока 5 стирается и записывается значение 1. Затем процесс изменения состояния счетчика 3 и варьирования значений первичных параметров повторяется согласно таблице.В определенном цикле определения технического состояния объекта 7 (на" пример, в третьем, четвертом, см. фиг. 5) значение выходного сигнала генератора )5 Б (й) будет равно ранее записанному в элементе 32 памяти числу 1 но технический объект при этом не будет находиться на границе обдасти С. В момент равенства сигналов с элемента 32 памяти и генератора )5 на входах узла 31 его выходной сигнал будет равен нулю. При этом срабатывает. нуль-орган 35, выходной сигнал которого додается на второй вход блока ). В блок 1 данный сигнал подается на соответствующий вход элемента ИЛИ 19.2.Затем процесс оценки технического состояния проводится аналогично описанному. Процесс оценки технического состояния проводится в 2 циклах.и В результате оценки в элементе 32 памяти блока 5 и, соответственно, в блоке 6 индикации отобразится число, пропорциональное минимальному раСсто- г 1 янию между точкой Х н точками Х лежащими на лучах, проходящйх через Х и:под углами ф 45 к координатным осям ХХдеХГенератор 15 в каждом цикле оценки технического состояния работает в течение времени, пропорционального запомненному в элементе 32 памяти значению 1, которое является минимальным расстоянием между точкой Х и областью С. Такой режим работы генератора 15 позволяет повысить быстродейст" вие процесса определения технического состояния объекта.Возможно также процесс оценки тех-, нического состояния проводить в два этапа На первом этапе отключают ге-нератор 15 от схемы. Счетчик 3 устанавливают в нуль, При этом на управ".1 1 О35 О 1 115575 ляющие входы ключевых элементов 11 поданы сигналы логической единицы с нулевого выхода каждого разряда счетчика 8. Все делители 9 оказываются подключенными параллельно выходу сум 5 матора 12 на напряжение 11, Затема изменяют последовательно коэффициенты в делителях 9.1, 9.2, 9 п и сигнал ; (= 1 п), снимаемый с выхода делителя 9.д. Варьирование коэффициента осуществляется как уменьшением величины Х;, так и ее увеличением до тех нор, пока объект не выйдет на границу области С, Граничные точки, полученные на первом этапе, обозначе -г - Сгны Х Э Фазха . При этом также определяются расстояния между граничными точками и точкой Х, Эти расстояния сравниваются между собой, и значение 20 минимального расстояния записываЮтся в элемент 32 памяти для оценки техни-. ческого состояния объекта на втором этапе. 25 Ц Сигнал да выхоце разряда 1счетчика О ОО 1 ОО 1 1О140 П р и м е ч а н и е. Если 0;=О (1=1,п), то х-й первичный параметр изменяется по закону , = (Х;-а), если Я;=1, то - по закону О; = (Х;д+ + ас). Формула изобретения 1. Устройство для определения состояния технического объекта, содержащее блок датчиков параметров, блок определения минимального сигнала, блок индикации и блок допускового контроля, выход которого соединен с первым входом блока определения минимального сигнала, первый выход кото 4610рого подключен к входу блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства путем уменьыения области поиска, в устройство введены блок варьирования параметров и блок определения функции качества, выход блока допускового контроля соединен с первым входом блока варьирования парамЕтров, второй вход которого подключен к второму выходу блока определения минимального сигнала, второй вход кото" рого связан с выходом блока варьирования параметров, выход блока датчиков параметров соединен с входом блока определения Ьункции качества, выход которого подключен к входу допускового блока контроля, группа выходов блока варьирования параметров и группа входов блока датчиков параметров являются соответственно выходами и входами устройства для подключения контролируемого технического объекта, вход для установки в "О" блока варьирования параметров и вход начальных значений блока определения минимального сигнала являются соответствующими установочными входами устройства,2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок варьирования параметров содержит и делителей напряжения, и ключевых эле" ментов первой и и ключевых элементов второй групп, п-разрядный двоичный счетчик, источник регулируемого пос тоянного напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения, сумматор, узел вычитания, два элемента ИЛИ и элемент задержки, выход генератора линейно изменяющегося напряже ния соединен с входом первого слагаемого сумматора и с входом вычитаемого узла вычитания, выход источника регулируемого постоянного напряжения связан с входом второго слагаемого сумматора и с входом уменьшаемого узла вычитания, выход сумматора подключен к информационным входам ключевых элементов второй группы, управляющне входы которых соединены с нулевыми вьг ходами соответствующих ячеек п-разрядного двоичного счетчика, единичные выходы которых связаны с управляющими входами соответствующих ключевых элементов первой группы, инфор-мационные входы которых подключены к выходу узла вычитания, выходы ключевых элементов первой и второй групп11 155 соединены с входом соответствующего делителя напряжения, вход установки в "О" п-разрядного двоичного счетчика является входом блока длй установки в "О", а счетный и первый входы первого элемента ИЛИ подсоединены к выходу элемента задержки, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к входу блока "Пуск", выход первого элемента ИЛИ соединен с входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения, вход установки в "О которого и вход элемента задержки подсоединены к выходу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, выход генератора линейно изменяющегося напряжения является выходом блока, а выходы делителей напряжения образуют группу выходов блока.75 чб 12 3. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок определения минимального сигнала содержит5узел вычитания нуль-орган и последо 9вательно соединенные элемент И, элемент ИЛИ и элемент памяти, выход которого связан с входом уменыдаемого узла вычитания, выход которогоподключен к первому входу элемента И и кинформационному входу нуль-органа,первый вход элемента ИЛИ подключен квходу. блока установки начальных значений, первым входом блока являетсявторой вход элемента И, вторым входомСлужат объединенные третий вход элемента И и вход вычитаемого узла вычитания первым выходом является выходэлемента памяти, а вторьщ выходом "20 выход нуль-органа,1557546 ЙнСМФ Хюн итель В.Воронков М.Дидык орректор Заказ 7)7 Тираж 658НИИПБ Государственного комитеФа по изоб113035, Москва, Ж, Ра Подписи оизводственн ий комбин ат Сос Редактор Л.Веселовская Техтениям и открытиям при ГКНТ С ская наб., д. 4/5 тент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10