Устройство для непрерывного диагностирования линейных динамических систем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРь%й(йй. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а- еетение тельной ано для н процессе ывэются идльных Изобр но-измер испольэов рования в рые опис дифферен ний. тносится к конт технике и может еп рерывного диагн работы устройствсистемой лине или разностных ур роль- быть сти- отоных вневышениеагностиростем в ра(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ДНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Цель изобретения - по достоверности непрерывного ди вания линейных динамических си бочем режиме,На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - пример реализации блока сравнения; на фиг,3 - генератор эталонных реакций; на фиг,4 - коррелятор; на фиг.5 - блок синхронизации; на фиг,б - временная диаграмма работы устройства; на фиг.7 - генератор тактовых импульсов; на фиг.8 - генератор тестовых воздеиствий; на фиг,9 - блок вычитания.Устройство (фиг,1) содержит первый сумматор 1, генератор 2 тактовых импульЫ, 1624454 А 1(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного диагностирования в процессе работы устройств, которые описываются системой линейных дифференциальных или разностных уравнений. Целью изобретения является повышение достоверности диагностирования. С этой целью в устройство, содержащее генератор тестовых воздействий, два сумматора, блок вычитания, генератор эталонных реакций и блок сравнения, введены коррелятор, аналого-цифровой преобразователь, два регистра, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации и блок индик,.;ии, 9 ил. сов, генератор 3 тестовых воздеиствии, блок 4 вычитания, второй сумматор 5, коррелятор б, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, первый и второй регистры 8 и 9, блок 10 сравнения, генератор 11 эталонных реакций, блок 12 синхронизации, блок 13 индикации, диагностируемую систему 14, состоящую из основной и резервной линейных динамических систем 15 и 16(основного и резервного обьектов контроля) и имеет информационный вход 17 и информационный выход 18, Причем первый и второй информационные входы сумматора 1 соединены соответственно со входом устройства 17 и выходом генерат.ра 3, а выход сумматора 1 соединен с первым входом диагностируемой системы 14 (входом объекта 15), Первые информационные входы блока 4 вычитания и сумматора 5 соединены с первым выходом диагностируемой системы 14 (выходом объекта 15), а вторые информационные входы блока 4 и сумматора 5сок. не ;вторым выходом диагностирумгй ",; ы 14 (ве;ходом объекта 16).1-и,д зг;.э 4 ввитания является инфоре.оциони, м - .ходом 18 устройства, выходго г.:;о 1.э 3 тестовых воздействий соединен со втоГым входом диагностируемойсистсмь; 14 (входом объекта 16) и входом 62коррелятора б, вход 6; которого подключенк в ходу суелмэтора 5, а выход соединен синформа ционным входом преобразователя7. Информац онные входы регистров 8 и 9, енс 1.лора 11 эталонных реакций, а и Формационнце очходы регистров 8 и 9 соеди",ечы с первые (10;) и вторым (102)"чформэционными входами блока 10 сравнения. Первый инверсный выход блока 13,оединен "о входом блока 13, а второР пря.ои выход подключен ко входу(111) номера; ".ста генеГэторэ 11, выход признака началагесгэ которого соединен со входом блока12. Перг,ый везход блока 12 соединен со вхо,ее (1 Я начальной установки генератора11, э второй выход блока 12 соединен совходоч 110 з) начальной установки блока 10:эвнония, Г 5 ыход генератора 2 тактовыхи;гнул. сов соединен с тактовым входом ге;,=.гюозэтестовых воздействий входоелпирэцення преобразователя 7, синхровхояом (11 з ген;Г-т:.рэ 11 эталонных реакций,.1 " .ент 22 1 ЛИ, элемент 23 НЕ и линию21 зэдерже;и,нератор 11 эталонных реаки,б г," сс держит элемент 25 И, счетчикпзогрэмруэмую постоянную память" .Мм нт 4811:резисторы 49 - 51,Блок 4 вычитания (фиг,9) содержит оперэц онный у ил тель 52, резисторы 53 - 58и кгвдоеч",атор 59.Устройство работает следующим обра. оел,В процессе обо;,ботки информации ос:е ной -.игнал сс входа 17 и тестовый 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигналсс выхода генератора 3, складываясь в сумматоре 1, поступают на вход основной линейной динамической системы 15, где они обрабатываются в соответствии с функцией этой системы 1, Одновременно на вход дополнительной линейной динамической системы 16 поступает тестовый сигнал 1 с выхода генератора 3. Выходные сигналы основной и дополнительной линейных динамических систем Цх+ 1) и 1 соответственно вычитаются в блоке 4, В итоге на выходе 18 формируется реакция основной линейной динамической системы 1 х на сигнал х на входе 17.Известно, если автокорреляционная функция тестового сигнала ведет себя как д -функция, то взаимная корреляционная функция входного и выходного сигналов является импульсной характеристикой линейной системы, Пусть тестовый сигнал 1, основной сигнал на входе 17 - х, Так как сигналы х и т независимы, то их взаимная корреляционная функция Вх,е( г) = О.Учитывая, что взаимная корреляционная функция сигналов на входе и выходе линейной системы является сверткой авто- корреляционной функции входного сигнала и ее импульсной характеристики для диагностируемой системы справедливо выражение:Й 21 Л, ( г ) = Всд( т )МЬ( е ), (1) где й 21.ъ(т) - взаимная корреляционная функция тестового сигнала на входах и суммы реакций на тестовый сигнал на выходах диагностируемой системы,ЯеЯ г) - автокороеляционная функция тестового сигналаЬ(т ) - импульсная характеристика диагностируемой системы.Учитывая, что задается тестовый сигнал, у которого автокорреляционная функция ВЯ х) = д (т), из выражения(1) следует, чтояхт ) =ь(т ) Р) На вход 61 коррелятора 6 с выхода сумматора 5 поступает сигнал 21 л + 1 х, на вход 62 г;оступает тестовый сигнал 1 с выхода генератора 3. Коррелятор измеряет взаимную корреляционную функцию между сигналами 21 т и т, которая согласно выражения (1) при условии, что автокорреляционная функция сигнала 1 близка к д-функции и является импульсной характеристикой диагностируемой системы 14. Генерирование тестового сигнала с заданными характеристиками осуществляется с помощью сдвигового регистра с обратными связями, позволяющего получать периодическую псевдослучайную последовательностьРабота устройства в динамическом режиме.Первый отсчет измеряемой импульснойхарактеристики диагностируемой системы 5 14, преобразованный в цифровой код преобразователем 7 и соответственно первый отсчет эталонной импульсной характеристики, хранящийся в памяти 27 по нулевому адресу, через регистры 8 и 9 поступают на 10 первый и второй входы компаратора 19(фиг.2).В случае равенства кодов на выходекомпаратора 19 появляется высокий уровень напряжения, который через время за держки тактового импульса в линии 24задержки, определяемое окончанием переходных процессов сравнения, поступает на вход триггера 20, на выходе которого появляется высокий уровень напряжения, по ко торому триггер 21 устанавливается вединичное состояние и разблокирует прохождение тактовых импульсов через элемент 25 на счетный вход счетчика 26.Очередным тактовым импульсом с по мощью счетчика 26 выбирается следующийадрес памяти 27 (фиг.3), по которому хранится соответствующий отсчет эталонной импульсной характеристики, Этот отсчет сравнивается в блоке 10 сравнения с соот ветствующим ему отсчетом измеряемой импульсной характеристики, поступающим с выхода преобразователя 7, На выходе элемента 22 присутствует высокий уровень напряжения, на выходе элемента 23 - низкий 35 уровень напряжения, блок 13 находится впрежнем нулевом состоянии в случае равенства соответствующих отсчетов. По окончании сравнения импульсных характеристик блок 12 по коду последнего адреса устанав ливает в исходное состояние блок 10 сравнения и генератор 11 эталонных реакций, Если сравниваемые отсчеты не равны, то на выходе компаратора 19 (фиг.2) появляется низкий уровень напряжения, который по ступает через триггер 20 на первый входэлемента 22, на второй вход котороо с инверсного выхода триггера 21 подается низкий уровень напряжения. В результате на выходе элемента 22 присутствует низкий 0 уровень напряжения, на выходе элемента23 - высокий уровень напряжения, который устанавливает триггер блока 13 в единичное состояние и загорается красный светодиод, Процесс сравнения повторяется с перио дом, определяемым периодом ПСП (псевдослучайной последовательности).(ПСП), у которой автокорреляционная функция близка к д-функции. Сигнал с выхода коррелятора 6 в аналоговой форме поступает на вход преобразователя 7, где он преобразуется в цифровую форму и далее поступает на вход регистра 8 в параллельном коде, С первого выхода генератора 11 сигнал эталонной импульсной характеристики диагностируемой системы в виде цифрового параллельного кода поступает на вход регистра 9, Посредством тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 2 на вход приращения преобразователя 7, вход 11 з генератора 11 и синхровходы регистров 8 и 9 и блока 10 сравнения, осуществляется синхронное сравнение отсчетов эталонной и фактической импульсной характеристик в блоке 10 сравнения (поступающих на его информационные входы соответственно с информационных выходов регистров 8 и 9). Результат сравнения отображается блоком 13. После окончания сравнения импульсных характеристик блок 12 устанавливает генератор 11 и блок 10 в исходное состояние и далее процесс сравнения повторяется, В случае несоответствия измеряемой импульсной характеристики эталонной в блоке 13 загорится красный светодиод (блок 13 индикации выполнен на О-триггере, к прямому и инверсному выходам которого подключен соответственно зеленый и красный светодиоды).Исходное состояние.В исходном состоянии тактовые импульсы с выхода генератора 2 поступают на вход генератора 3 тестовых воздействий, который вырабатывает тестовый сигнал в виде ПСП. Тестовый и основной сигналы, складываясь в сумматоре 1, поступают на вход основной линейной динамической системы 15 и обрабатываются в соответствии с ее функцией, Одновременно на вход дополнительной линейной динамической системы 16 поступает тестовый сигнал с выхода 4 генератора 3, выходные сигналы основной и дополнительной линейных динамических систем 15 и 16 вычитаются в блоке 4, В итоге на выходе 18 формируется реакция основной линейной динамической системы 15 на 5 основной сигнал. С выхода коррелятора 6 сигнал, равный внутренним шумам, поступает на вход преобразователя 7 и далее в цифровом коде через регистр 8 поступает на первый информационный вход (10) бло ка 10, на второй информационный вход(102) которого с генератора 11 через регистр 9 поступает цифровой код первого отсчета эталонной импульсной характеристики, хранящейся в памяти 27 генератора 11. Формула изобретения Устройство для непрерывного диагностирования линейных динамических сисЫ 4454ем, содержащее генератор тестовых воздействий, два сумматора, блок вычитания, ге;ерагор эталонных реакций и блок сравнения, причем первый информационный вход первого сумматора является входом задания теста устройства, второй информационный вход первого сумматора соединен с выходом генератора тестовых воздействий, выход первого сумма гора является выходом устройства для подключения к входу основного объекта контроля, первые информационные входы блока вычитания и второго сумматора объединены и являются входом устройства для подключения к выходу основного объекта контроля, а вторые информационные входы блока вычитания и в 1 срого сумматора также объединены и образуют вход устройства для подключения к выходу резервного объекта контроля, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования, оно содержит коорелятор, аналого-цифровой преобразователь. два регистра, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации и блок индикации, вход которого подключен к инверсному выходу блока сравнения, выход генератора тестовых воздействий является выходом устройства для подключения к входу резервного объекта контроля, выход блока вычитания является информационным выходом устройства, первый и второй информационные входы и выход коррелятора соединены соответственно с выходом вто рого сумматора, выходом генератора тестовых воздействий и информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу генератора те стовых воздействий, входу приращенияаналого-цифрового преобразователя и синхровходам генератора эталонных реакций, первого и второго регистров и блока сравнения, первый и второй информационные вхо ды и прямой выход которого соединенысоответственно с выходами первого и второго регистров и входом номера теста генератора эталонных реакций, информационные входы первого и второго регистров 20 подключены соответственно к информационному выходу аналого-цифрового преобразователя и информационному выходу генератора эталонных реакций, а вход и первый и второй выходы блока синхрониза ции соединены соответственно с выходомпризнака начала теста генератора эталонных реакций, входом начальной установки этого же генератора и входом начальной установки блока сравнения,301624454 л. Бл. Фиг 18 От Составитель Г,ВиталиевТехред М.Моргентал Корректор Л,Пата Доли нич Ре т "Патент", г Уж.Гагарина, 10 Заказ 191 Тираж ВНИИПИ Гасударственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж. Рауроизводстеенно-издательскии ко Подписноеениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб,. 4/5