Устройство для проведения многофакторного эксперимента

Устройство для проведения многофакторного эксперимента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ „щм

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.08.81 (21) 3327318/18-24 ($g) М.Кд.з

G 05 В 23/00 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР оо делам нзобретеннй н открытий ($ 3 ) УДК 6 2-50 (088.8) Опубликовано 150383. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 15.03.83

О. М. Бабаев, A. Г. Бабицкий, Л. Н. Игнатов, Е. В. Коптев, Т. Е ° Николаева И A. М. Потапов (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МНОГОФАКТОР ЩД

ЭКСПЕРHMEHTA

Изобретение относится к испытаниям систем управления, и может найти применение для прогнозирования работоспособности систем управления, работающих при воздействии комплекса дестабилизирующих факторов.

Известно устройство для осуществления испытаний по оценке работоспособности $1).

Однако требование постоянства дестабилизирующих факторов не позволяет использовать зти устройства для оценки работоспособности систем, работающих при факторах, изменяющихся по детерминированному или случайному законам.

Наиболее близким по технической сущности " изобретению является устройство для проведения многофакторных испытаний, содержащее блок задания факторов, блок множителей, измерительный блок, блок задания ко-. эффициентов, блок суммирования, два сумматора, генератор шума и генератор дрейфа, в котором выходы блока суммирования через соответствующие первый и второй сумматоры соединены с первыми входами измерительного блока, со вторыми входами первого и второго сумматоров соединен выход генератора шума, к третьим входам которых подключен выход генератора дрейфа, первые входы блока множите5 лей соединены с выходами блока задания факторов, первые выходы — с в о«« дами измерительного блока, вторые выходы — co вторыми входами блока множителей и через блок задания кд; эффициентов с блоком суммирования й1.

Данное известное устройство характеризуется: невозможностью его применения для прогнозирования работоспособности систем управления, узкой областью применения, так как оно предполагает априорное знание. регрессионной модели системы, в которой влияние временного дрейфа аддитивно по отношению к влияниям включенных в модель Факторов и их взаимодействий.

Пель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для проведения многофакторного эксперимента, содержащее генератор дрейфа, генератор шума и последовательно соединенные блок, задания программы, первый сумматор, блок моделирования, второй

1004980 сумматор и измерительный блок, вторыми входами через блок множителей подключенный к первым выходам блока задания факторов и к вторым входам блока моделирования, введены первый и второй вычислительные блоки, блок экстраполяции и блок регистрации, входом соединенный с выходом второго вычислительного блока, первый вход которого через блок экстраполяции подключен к выходу первого вычисли- 10

Тельного блока, вторые входы - к вторым выходам блока задания факторов, первый вход первого вычислительного блока соединен с выходом измерительного блока, вторые нходы - с выхода- 15 ми блока множителей, а также тем, что первый вычислительный блок содержит делитель, входом подключенный к первому входу блока, а ныходом— через умножители к входам интеграто- 20 ров, выходы которых подключены к выходам блока, вторые входы которого соединены со нторыми входами умножителей, кроме того, тем, что блок экстраполяции содержит по числу вычисляемых коэффициентов Звенья, состоящге из последовательно соединен. ных ячеек памяти и умножителей, выход котсрых подключен ко входам сумматора, выходом соединенного с выходом блока, а также тем, что второй вычислительный блок содержит в каждом канале умножитель, первым входом подключенный к первому входу блока, вторым входом — к нторому входу блока.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для проведения многофакторных испытаний, на фиг. 2 — схемы вычислительных блоков и блока экстраполяции, 40 устройство содержит блок 1 задания факторов, блок 2 множителей, испытуемую систему или ее модель 3, содержащую блок 4 моделирования, блок 5 з адания параметров, два бло- 45 ка 6 и 7 суммиронания, генератор 8 дрейфа и генератор 9 шума, измерительный блок 10, два вычислительных блока 11 и 12, блок 13 экстраполяции и блок 14 регистрации. 50

Блок 11 ссдержит делитель 15, блоки 16 и 17 умножения, интегрирующие блоки 18, 19 и 20.

Блок 13 экстраполяции содержит н каждом канале ячейки 21 и 22 памя" ти, умножители 23, 24 и 25, и сумматор 26, а блок 12 - умножитель 27 и сумматор 28.

Многофакторные регрессионные зависимости для.выходных характерно тик системы, по которым произнодится прогнозирование работоспособности, имеют вид ()+ Х - (gqy.-+7 (+)Х Х + - +q (4} о о .1 ц} 11 где ук выходная характеристика системы, х, х. —. дестабилизирующий факф тор, i, ) * 1, ... и, !

8н(с) - нулевой член регрессии н функции времени, 8 (t), 8..(с) - коэффициенты регрессии

Ч в функции времени, характеризующие влияние отдельных факторов и их комбинаЦий на выходную характеристику системы„ случайная ошибка измерений.

Устройство работает следующим образом.

В последовательные моменты контроля системы с блока 1 задания факторов на исследуемую систему или ее модель 3 подаются определенные комбинации факторов или наборы сигналов, пропорциональные этим факторам, в соответствии с планом испытаний. При этом в блоке 10 измеряются значения выходных характеристик системы соответствующих данным комбинациям факторов, Модель системы управления выполнена в виде блока 4 моделирования, в качестве которого может быть использована, например, аналоговая вычислительная машина.

Параметры модели задаются на вход блока 4 с помощью блока 5 задания параметров, сигналы с которого суммируются и блоке 6 с сигналами от генератора 8 дрейфа, что позволяет имитировать временной дрейф параметров модели. Для имитации помех выходные сигналы с блока 4 суммируются в блоке 7 с сигналами от генератора

9 шума. Это позволяет проводить многофакторные испытания систем управления в условиях неаддитивного дрейфа.

С измерительного блока 10 сигналы, соответствующие выходной характеристике системы, измеренной при различных комбинациях факторов, поступают в первый вычислительный блок 11. Одновременно на вторые входы блока 11 поступают сигналы с блока 2, соответствующие значениям комбинации факторов. В блоке 11 осуществляется автоматическое вычисление коэффициентов нлияния факторов и их взаимодействий на выходную характеристику системы (коэффициентов регрессии) по следующим зависимостям н (2)

7.

11 и в -+ —, (4) 1004980 значейие выходной характеристики системы, измеренное при k-ой комбинации факторов, 1, й, N — - общее число измерений; где у х., х. - значение факторов при k-ом измерении. ющие коэффициентам регрессии В-, le> В„.

Вычисляемые по результатам контроля системы в последовательные мо- 65

Вычисленные значения коэффициентов В, В„., В; поступают в блок 13 экстраполяции, в котором производится запоминание и сохранение их значений в последовательные моменты контроля и экстраполяции значений 15 этих коэффициентов на будущие моменты времени.

Значения коэффициентов, вычисленные для момента времени с +ht (bt

М интервал прогнозирования), поступают во второй вычислительный блок 12, где осуществляется вычисление прогноэируемых значений выходной характеристики системы при конкретных значениях факторов, задаваемых с блока 1.25

Вмчисленные для момента времени с„„ +,at значения выходной характер™истики испытуемой системы при ожидаемых на интервале прогноэироваыия

pt значениях Факторов позволяют судить о работоспособности системы. иноформации о прогнозируемых значе ниях выходной х рактеристики у„ регистрируется блоком 14 и позволяет судить о работоспособности системы на интервале времени прогнозирования.

Измеренное в блоке 10 значение выходной характеристики системы уменьшается на делителе 15 в и раз и поступает на блоки 16 и 17 умно- - 40 жения. На вторые входМ блоков 16 и 17 умножения поступают сигналы, соот-. ветствующие значениям факторов и их взаимодействий, при которых измеряется выходная характеристика с блока 2. C выхода блоков 16 и 17 сигнал, соответствующий уменьшенным в и раз произведениям значений факторов x„. и взаимодействий х„;, х> на выходную характеристику системы у, поступа- 50 ет на входы интегрирующих блоков

18 и 19. На интегрирующий блок 20 подается уменьшенное в и раз значение выходной характеристики у„ с делителя 15. В результате проведения 55 и измерений (в соответствии с планом многофакторных испытаний) в интегрирующих блоках 18, 19 и 20 . накопятя сигналы, равные сумме значений а х1» хФ»» %л и " ", соответству- 60 и менты времени ... е„, с, с значения коэффициентов поступают в блок 13 экстраполяции.

Работу блока 13 рассмотрим для случая экстраполяции параметра по ,трем значениям коэффициента, полученным по результатам контроля системы через равностоящие интервалы времени dt. Сигналы, соответствующие значениям коэффициента через равностоящие интервалы времени dt, поступают в ячейки 21 и .22 памяти блока экстраполяции, где запоминаются. При экстраполяции хранящиеся в ячейках 21 и 22 памяти значения коэффициентов в предшествующие моменты контроля t,,t „ и значения коэффициентов регрессйи вычисленные в блоке 11 для момента текущего контроля „„ умножаются в блоках 23-25 умножения на соответствующие весовые коэффициенты и подаются на сумматор 26, на выходе которого получаем прогнозируемое значение коэффициента регрессии с упреждением на интервал dt для момента времени с + at.

illa .

Сигналы, соответствующие вычисленным значениям коэффициентов Во, В-, 1

В11 д я момента te+ = tH, + dt из блока 13 поступают через соответствующие блоки 27 и 28 умножения блока

12 на сумматор 29. На вторые йходы блоков 27 и 28 умноження подаются сигналы, соответствующие значениям

Факторов на интервале прогнозирования h,t с блока 1 задания Факторов.

С выхода сумматора 29 сигнал, соответствующий значению выходной характеристики системы или ее модели, вычисленной при конкретных значениях факторов с упреждением на интервал прогнозирования d t поступает о на блок 14 регистрации, Выходные характеристики позволяют судить о работоспособности системы на интервале времени прогнозирования.

Использование предложенного устройства по сравнению с известными позволяет автоматизировать процедуру вычисления коэффициента влияния факторов и их взаимодействия на выходные характеристики технической системы, а также процедуру определения функциональных зависимостей этих коэффициентов от времени, при этом на класс системы не накладывается ограничений. Кроме того, обеспечивается инструментальное прогнозирование работоспособности технической системы на зауГанный период работы, соответствующий, например, межремонтному циклу или гарантийноМу ресурсу системы при любых значениях дестабилизирующих факторов нз заданного для них диапазона значений, результаты прогнозирования мо1004980

8 гут быть использованы для организации технического обслуживания системы, обеспечивающие требуемые показатели надежности, например, даммапроцентный ресурс системы.

Экономический эффект данного устройства заключается в сокращении продолжительности ресурсных испытаний системы.

Формула изобретения

1. Устройство для проведения многофакторного эксперимента, содержащее генератор дрейфа, генератор шума 15 и последовательно соединенные блок задания программы, первый сумматор, блок моделирования, второй сумматор и измерительные блок, вторыми входами через блок множителей подключенный к первым выходам блока задания факторов и к вторым входам блока моделирования, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены первый и второй вычислительные блоки, блок экстраполяции и блок регистрации, входом соединенный с выходом второго вычислительного блока, первый вход которого через блок экстраполяции подключен к выходу первого вычислительного блока, вторые входы — к вторым выходам блока задания факторов, первый вход первого вычислительного блока соединен с выходом измерительного блока, вторые входы - с выходами блока множителей.

2 ° Устройство по п. 1, о т л нч а ю щ е е с я тем, что первый вы« числительный блок содержит делитель, входом подключенный к первому входу блока, а выходом - через умножители к входам интеграторов, выходы которых подключены к выходам блока, вторые входы которого соединены с вторыми входами умножителей.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок экстраполяции содержит по числу вычисляемых коэффициентов звенья, состоящие из последовательно соединенных ячеек памяти и умножителей, выходы которых подключены к входам сумматора, выходом соединенного-с выходом блока.

4. Устройство по и. 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что второй вычислительный блок содержит в каждом канале умножитель, первым входом подключенный к первому входу блока, вторым входом — к второму входу блока. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иозгалевский A. В., Гаскаров

Д. В . Диагностика судовой автоматики методами планирования эксперимента. Л., "Судостроение", 1977, с. 34-36, 2. Авторское свидетельство СССР

М 729554, кл. G 05 В 23/00, 1978 (прототип), 1004980

Составитель И. Швец

Редактор М. Келемеш Техред A.Áàáèíåö Корректор Г. Огар

Заказ 1896/61 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4