Устройство для определения области устойчивой работы технических объектов

Изобретение относится к вычисли-тельной технике и может быть использовано при оценке устойчивости исправного функционирования технических объектов.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет сокращения избыточных шагов определения границы области работоспособности,.Сущность изобретения состоит в том,что время, необходимое для опре- Вделения границы области устойчивой работы технического объекта, сокра-, щается за счет изменения диаграммы выбора очередных шагов на том участке искомой границы, где образуются "петли". Реализуются лишь одиночные "петли", последующие устраняются за счет изменения направления обхода границы, По сравнению со временем,. затрачиваемым в прототипе на опредепение искомой границы8Т = Пс+ 1.,+ сМ 48+ХМ (пьГ 4- 1) = П + 1. + М.Я + М, Е.(п, - 1 Ц = (1) где П - количество шагов, при кото-.рых происходит определениекоординат на тех участкахграницы устойчивой работы,и игде не образуются петли- количествошагов, которыеделаются с целью удаления наравные расстояния от предыдущего шага;М - количество шагов, выполняемых,)при образовании "петли" (11,2, М 4 = 4 в случае первой или одиночной "петли" иМ = 3 для последующих петель"),3 - количество участков границы,.на которых образуются "петли",и - количество петель на -мучастке границы,с - время, затраченное на переключение устройства для вылполнения очередного шага ивычисления функции устойчивостианалогичное время для данного устройствах = п+х+мх+ х х) (2)ЯМ, Е (п, -1) З.Я где 1 ицн имыс- соответственно минимальное и максимальное допустимые значения 3-го (1, ш) выходногопараметра. 55 Йи, кроме того, в М, х. (и - 1)(3 8=1раз за счет уменьшения количества .вершин, в которых производилось вычисление и проверка Функции устойчиВости,оНа фиг 1 приведена блок-схемаустройства, на фиг. 2 - блок коррекции параметров, на фиг. 3 - узел переключения направлений", на фиг.4 -график процесса построения области 15устойчивой работы.Устройство содержит первый 1 ивторой 2 реверсивные, счетчики, счетчик 3, блок индикации 4, блок 5 памяти, блок 6 задания уставок, блок 7коррекции параметров, узел 8 переключения направлений, логический блок9, первый 10, второй 11, третий 12 ичегвертый 13 элементы ИЛИ.Блок 7 коррекции параметров содержиь первый 14, второй 15, третий.16, четвертый 17, пятый 18 и.шестой19 элементы ИЛИ, регистр. 20, триггер21, первый 22, второй 23 и третий. 24 3 О элементы И, элемент 2 5 диффере нцирования, первый 26 и второй 27 дешиф-раторы.Узел .8 переключения направлениявключает первые 284-28, вторые 294-29), третий 30 и четвертыи 31 регистры сдвига, первый 32, второй 33 итретий 34 элементы И, первый 35 ивторой 36 ш-канальные элементы срав.-нения (ш = 1 оя,п - коэФфициент пере-.счета счетчиков 1 и 2), элемент 37 4 О задержки и элемент 38 ИЛИ.Логический блок 9 включает элемент. 94 вычисления Функции устойчивости и элемент 9, сравнения.Принцип работы устройства заклю чается в вычислении функции устойчивостихщф) (х, х х,), ),щ: 1,т (3)и проверке условий устойчивой работы 50хх 1(х , х х, )( х124 Данные функции выполняет блок 9, Информация в виде цифрового кода поступает на вход элемента 9 со счетчиком 1, 2 и 3. Результатом вычисления являются выходные сигналы элемента 9- отображающая точка в областиустойчивости С," - отображающая точка вне областиустойчивости С;Счетчики 1 и 2 предназначены для задания начальных значений первичных параметров Х= Х 1,ак, Хг= Хг(5) и формирования текущей. координаты отображающей точки Х = (Х 1 Дх ХЯ).Область изменения первичных параметров Х х и Х, определяется неравен- ствами 15 Хмц)( ( Х 4 ( Х 1 макс, Х Я р,щдхе4 Хе макс, (6) Блок 6 предназначен для проверки,условия ХХе м(:(кс. (7) 25 Х 4 = Х 4, Х, = Хе, (8) то блок 5 вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничных точек. 45Блок 4 предназначен для регистрации и индикации граничных точек, принадлежащих области устойчивости С.Блок 8 предназначен для выявления "петли", Он вырабатывает команду на 50 изменение направления обхода грани" цы устойчивости С, а также выдает состояние отображающей точки на предыдущем шаге определения границы области С. 55Блок 7 предназначен для выбора шагов изменений параметров ДХ и 1 Х с определенным знаком на каждом Если условие (7) выполняется, то выходной сигнал блока 6 равен нулю,в противном случае - на выходе данно-.1 го блока появится сигнал, который подается на вход установки в исходное состояние счетчика 2 и на вычитающий вход счетчика 1,Блок 5 предназначен для запоминайия координаты первой точки К (Х 1,Хг), принадлежащей области устойчи- З 5 вости и сравнения ее с текущими координатами отображающей точки Х = - (Х 4 Г, ХД)-: С. Если выполняется условие 1 197этапе поиска граничных точек. Выборочередного шага определяется нахождением отображающей точки вне иливнутри области С при предыдущем шаге, наличием 11 петли)1, а также тем,найдена ли первая точка, принадлежащая области С, или нет, Выбор очередного шага производится по правилуIг (-дх) = г 1 (+дх, )чр(ддх,)ч- й(-ьх,)2;т)где х (+дх), Г (-дх 2), Е .(+дх,Г (-АХД - функции переключения навыполнение очередного шага по координатам Х, и Х 1,Г(+дХ,), К (-дХ,), К(+ОХ 1),Е (-дх - функции переключения по ко(ординатам Х и Х 1 на предьдущем шаге,2(г) - сигнал. наличия (отсутствия) "петли" при определении границы области устойчивой работы,(-) - сигнал о нахождении отоб-.ражающей точки в (вне) области устойчивой работы, поступающий с элемен:та 9Тп - сигнал о нахождении первойкочки, принадлежащей области устойчивости Так, очередной шаг +дх будет выполнен, если на предыдущем шаге произошло одно из следующих измеренийпараметра:-дх и имеется сигнал об образовании петли" независимо от того,где находится отображающая точка,внутри или вне области С,или+6 Х( и отсутствует сигнал об образовании "петли", а отображающаяточка находится в области устойчивости С;или-ЬХ 1 - сигнал об образовании "петли" отсутствует и отображающая точканаходится вне области С;илиидет .процесс поиска первой точки,принадлежащей области С.Устройство работает следующим образом.Вначале матричным способом определяют координаты первой принадлежащей области С точки К. Для этого в счетчики 1 и 2 вводят координаты исходной точки, равные соответственноСодержимое счетчика 3 равно нуею. Вблок 6 вводят число, равное Х 2 макс 10Затем выходные сигналы реверсивных.счетчиков 1, 2 и счетчика 3 подаютсяна Соответствующие входы элемента 9и узла 8. В данном узле информациясо счетчика 1 поразрядно поступаетна входы регистров,284 -28 и на элемент 35, а инФормация счетчика 2 -на входы регистров 29 -29 щ н элемент36Поскольку в регистрах информацияотсутствует,на выходе элементов 35 20и 36 будут нулевые сигналы, а следовательно, и на третьем выходе, узла8 сигнал 2 = О,Если пРи Х 1 = Х,1 мок, Х, = Х 2.мцйи Х, = О отображающая точка находится вне области устойчивости С, то на.втором выходе элемента 9 появитсясигнал , который поступает на третий вход узла 8 и через элементИЛИ 13 поступает на второй вход блока 7,В узле 8 по сигналу , прошедшемуэлемент 38 ИЛЙ и поступившему на управляющие входы регистров 28-31, произойдет занесение в регистры 284 -28 ьЗ 5значения счетчика 1, в регистры 294 -29111 в счетчика 2, а в регистры 31значения сигналаВ блоке 7 сигналпоступает навторой вход элемента 24 И на первый 40вход которого подается единичныйсигнал с инверсного выхода триггера21. В момент совпадения сигналов навходах элемента 24 И на выходе егопоявится сигнал, который, пройдя 45элемент 19 ИЛИ, поступает на суммирующий вход счетчика 2, где запишется числоХ = Х 2 мин Ь Х .50 В счетчике 1 сохранится прежнее число Х = Х максСигналы с выходов счетчиков 1 и 2 поступают снова на входы узла 8 и элемента 94, на третий вход которого 55 подается число Х = О, В узле 8 сигналы Х и Х 2 поступают на входы регистров 281-28 м, 291 -29, и элементов 35 и 36. Так как в первых разрядах регистров 28 -28 п 1 и 29 -29 п за" писаны числа Х.1 и Х, а в остальных - нули, то на выходах элементов 35 и 36 будут нулевые сигналы и сигнал 2 = О на выходе узла 8. Элемент 9 проверяет справедливость неравенства (4), Если оно не выполняется, то на втором выходе элемента 9 опять появится сигнал ", который в регистрах 284 -28, 291-29, узла 8 сдвинет на один разряд числа Х и Ха . В освободившиеся разряды запишутся числа Х 12 и Хд. В регистре 31 значения будут записаны в первом и во втором разрядах.В момент, появления сигнала- на втором входе элемента 24 И на его выходе появится сигнал, который, пройдя элемент 19 ИЛИ, поступает. на сум-. мирующий вход счетчика 2, где запишется число Хь = Хд + дХЦикл поиска первой граничной точки,принадлежащей области устойчивостиС, повторится,При Х, = Х, макс на выходе блока 6появится сигнал, поступающий на входустановки в исходное состояние счетчика 2 и на вычитающий,вход счетчика 1, в которых запишутся числаХ = Хмак ьЙ ф Х = ХрамикЗатем цикл определения первой точки, принадлежащей области устойчивости С, повторится.После выполнения четвертого и последующих щагов на обоих входах элемента 35 будет присутствовать сигнал Х 4 = Хмакс. На выходе его появится сигнал, поступающий на первый вход элемента 36. Сигнал на выходе элемейта 36 отсутствует, поскольку при каждом шаге происходит изменение Х до значения Х = Хгмаю. На выходе элемента 32 И сигнал 2 =. О.Если при очередном шаге отображающая точка перешла в область устойчивости С (точка К на фиг. 4), то сигналпоявится на первом выходе элемента 9,. По сигналу координаты Х и Х фиксируются в блоке 4, в регистрах 28 -28 и 29,1-29 произойдет сдвиг хранимой информации, а в освободившиеся разряды запишутся числа Хю, и Хщ . В первый разряд регистра 30 запишется сигнал , а в регистре 31 произойдет только сдвиг значений без занесения. На выходе элемента 35 присутствует ненулевой5 сигнал, а на выходах элементов 36 и 32 - нуль, Сигнал " , пройдя элемент 12 ИЛИ, подается на второй вход элемента 22 И. В момент совпадения сигналов на входах элемента. 22 И на его выходе, появится сигнал, поступающий на вход последовательногоприема регистра 20, На первый управляющий вход регистра 20 и вход установки в единичное состояние. триг 5 гера 21 подается сигнал ,: по заднему спаду которого произойдет занесение сигнала в первый разряд регистра 20. Триггер 21 установится в . единичное состояние. Выходной потен" циал триггера 21, изменяющийся скачком от 0 до. величины Б, подается на элемент 25. Положительный выходной сигнал элемента 25 подается на третий вход блока 5, Выходной сигнал с второго выхода блока 7 подается на вычитающий вход счетчика 1, где запишется число Х 4 р, = Х 4 Ц, - ЬХ, Затем Процесс определения граничных точек продолжается аналогично. При этом. переход от одной точки к другой определяется местом нахождения отоб. ражающей точки на предыдущем этапе определения границы, а также тем, образовалась ли "петля" или нет, т,е. сигналом 2, Если при определе 35 нии граничных точек образовалась"петля" (точка ( на фиг, 4), т.е. отображающая точка вернулась в точку, ранее исследованную, то на входах элементов 35 и 36 будут присутствовать сигналы Х 1 и Хц, и на выходах регистров 28 -28 н и 294 -29- сигналы Х 1 и Хг(. На выходах элементов 35 и 36 появятся единичные45 сигналы, которые поступают на элемент 32 И. На выходе элемента 30 также. появится сигнал 2 = 1, который закрывает элемент 9 на время 1; определяемое временем переключения блока 7. При этом вычисление функции устойчивости и проверка условий(4) производиться не будет. Выходной сигнал элемента 32 И подается на стробирующий вход дешифра тора 27, открывая его, и на второй вход элемента 18 ИЛИ. Сигнал с третьего разряда регистра 20 поступает на входы дешифраторов 26 и 27. В момент прихода сигнала 2 на стробирующий вход дешифратора 27 на четвертом его %выходе появится сигнал, поступающий через элемент 14 ИЛИ на первый вход параллельного приема регистра 20, Сигнал с выхода элемента 18 ИЛИ поступает на второй управляющий вход регистра 20, по которому в первый разряд данного регистра занесется единичный сигнал. Он подается на вычитающий вход счетчика 1, в котором запишется число Х = Хц - ьХ 4, Выходной сигнал 2 элемента 32 И поступает на первые входы элементов 33 и 34 И, на вторые входы которых подаются сигналы с выходов регистров 30 и 31. Поскольку предыдущая отображающая точка находилась в области устойчивости С, на выходе регистра 30 имеется единичный сигнал. В момент совпадения. сигналов на входе элемента 33 на его выходе появится сигнал, поступающий на первый управляющий вход регистра 20. Единичный сигнал, из первого разряда перепишется во второй. На.вычитающий вход счетчика 2 поступает информация для записи . числа Х, = Хц - дХ,.Задержанный на время 1. элементом 37 сигнал 2 подается на пятый вход элемента 9, открывая его.Как только отображающая точка перейдет снова в точку К, сигналом с блока 5 счетчики 1 и 2, блок 7 и узел 8 установятся в исходные состояния, В счетчик 3 запишется новое число Х = Х . Устройство будет подготовлено к новому циклу определения границы области устойчивости, Цикл определения границы области устойчивости при другом значении Х, аналогичен,Положительный эффект заключается в повышении коэффициента полезного действия устройства, поскольку сокращаются шаги, не несущие полезной информации о наличии граничных точек. За счет изменения направления обхода исключаются шаги определения области устойчивости, при которых образовывались "петли". Кроме того, применение устройства позволяет расширить класс объектов, для которых можно определить границу области устойчивости,уменьшить погрешность в точности определения границы области устойчивости технических объектов за счет уменьщения величины шага йХ при сохранениибыстродействия,Формула изобретенияУстройство для определения облас-. ти устойчивой работы технических объектов, содержащее счетчик и блок задания уставок, .выход которого соединен через первый элемент ИЛИ с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого связан с первыми информационными входами15 блока памяти, элемента .вычисления функции устойчивости и блока индикации, выход блока задания уставок связан через второй элемент ИЛИ с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, выходом подключенного к входу блока задания уставок и к вторым информационным входам блока памяти, элемента вычисления функции устойчивости и блока индикации, выход счетчика подсоединен к четвертому информационному входу блока индикации и третьему информационному входу .элемента вычисления функции устойчивости, выходом подключенного к входу элемента сравнения, первый выход которого связан с .третьим информационным входом блока индикации, выход . блока памяти соединен со счетным входом счетчика, входом установки в35 исходное состояние первого реверсивного счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью повышения40 быстродействия устройства, в него введены третий и четвертый элементы ИЛИ, узел переключения направлений и блок коррекции, содержащий два дешифратора, шесть элементов ИЛИ, элемент дифференцирования, три элемен 45 та И, триггер и регистр, выход третьего элемента ИЛИ подключен к входу установки в единичное состояние триггера, первому управляющему входу регистра и к второму входу перво 50 го элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ связан со стробирующим входом первого дешифратора, первым входом пятого элемента ИЛИ и с вторыми входами второго и третьего эле ментов И, выход блока памяти иодсоединен к входу установки в исходное состояние регистра и к входу установки в нулевое состояние триггера,единичный выход которого через элемент дифференцирования соединен стретьим информационным входом блокапамяти, а нулевой выход триггера - спервыми входами первого и третьегоэлементов Ивыходы разрядов регистра с первого по четвертый соединенысоответственно с входами с первогопо четвертый, первого и второго дешифраторов, выход четвертого разряда регистра, кроме того, соединен стретьим входом первого. элемента ИЛИблока коррекции и с первым входомвторого элемента И, связанного выходом с первым входом шестого элементаИЛИ, второй вход которого подключенк выходу третьего элемента И, выходыпервого дешифратора .с первого почетвертый связаны с первыми входамисоответственно четвертого, первоговторого и третьего элементов ИЛИблока коррекции, выходы второго дешифратора с первого по четвертыйподключены к вторым входам соответственио третьего, четвертого, первогои второго элементов ИЛИ блока коррекции, .выходы элементов ИЛИ блокакоррекции с первого по четвертый соединены с входами параллельного занесения регистра соответственно с первого по четвертый, выход первого элемента И связан с входом последова- .тельного занесения регистра, выходпятого элемента ИЛИ соединен с вторымуправляющим входом регистра, выходыкоторого с первого по третий связаны .соответственно с вторым входом пер-вого элемента ИЛИ, с вычитающим входом второго реверсивного счетчикаи с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход шестОго элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика,узел переключения направлений содержит ш первых, ш вторых, третий и четвертый. регистры сдвига, два ш-канальных элемента сравнения, три элементаИ, элемент ИЛИ и элемент задержки,выходом и входом соединенный соответственно с вторым командным входомэлемента вычисления функции устойчивости и с первыми входами второго итретьего элементов И узла, подключен,ными также к выходу первого элементаИ узла, стробирующему входу второгодешифратора, второму входу пятогоэлемента ИЛИ и к первому командномувходу элемента вычисления функции устойчивости, выходы разрядов первого реверсивного счетчика соединены с входами последовательной записи соот 5 ветствующих первых регистров сдвига и первыми входами соответствующих каналов первого ш-канального элемента сравнения, выход и вторые входы каналов которого подключены соответственно к.первому входу первого элемента И узла и старшим разрядам соот-. ветствующих первых регистров сдвига, выходы разрядов второго реверсивного счетчика соединены с входами последовательной записи соответствующих вторых регистров сдвига и с первыми входами соответствующих каналов второго ш-канального элемента сравнения, выход и вторые входы каналов которого подключены соответственно к второму входу первого элемента И узла и старшим разрядам соответствующих вторых регистров сдвига, второй выход элемента сравнения связан с вторым входом четвертого элемента И, вторым входомэлемента ИЛИузла и входомпоследовательной записи четвертогорегистра сдвига, выход и вход установки в исходное состояние которогосвязаны соответственно с вторым входом третьего элемента И. узла и с выходом блока памяти, подключеннымтакже к входам установки в исходноесостояние первых, вторых и третьегорегистров сдвига, первый выход элемента сравнения подсоединен к второму входу третьего элемента ИЛИ, че"рез элемент ИЛИ узла - к управляющимвходамвсех регистров сдвига и входу последовательной записи третьегорегистра сдвига, выходом через второй элемент И узла соединенного спервым входом третьего элемента ИЛИ,выход третьего элемента И узла связанс первым входом четвертого элементаИЛИ.124. 97 Х 7 Рюю ХГеакс оставитель С,Демиденк ехред Л.блейиик К ректо едактор М.Бандур ешетни Заказ 348/4 Гира НИИПИ Госуд по делам 35, Москва, 836 ., Подпирственного комитетазобретеиий и открытийЖ, Раушская наб.,сно ССР 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,