Устройство для контроля линейного объекта управления

Устройство для контроля линейного объекта управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: устройство содержит п каналов 1 контроля, каждый из которых состоит из М + 1 сумматоров 3, М интеграторов 4, порогового блока 5, блока 2 управления, а также блок 6 анализа состоя- 1 ния линейного объекта и индикатор 7. ,2 з.п. ф-лы, 8 ил. ел С -vl СЛ СО Јь ся 4

1753454 Al

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАяистических

РЕСПУБЛИК (5м G 05 B 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787013/24: " - :: (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛИ(22) 04.12.89 .. НЕЙНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ (46) 07,08.92. Бюл. N 29 (72) Е.Ю,Егоршев, В.Ф,Воскобоев, В.И,Ма- (57) Сущность изобретения; устройство сорухно, Н,H.Òàðàñîâ, А.Б.Кузьмин, В.Д.Пол- ::держит и каналов 1 контроля, каждйй из унин, С.Н,Иванков и А.А.Александров . .:которых состоит из М + 1 сумматоров 3, M (56) Авторское свидетельство СССР .:, -: интеграторов 4, порогового блока 5, блока 2 й, 439790, кл, G 05 В 23/02, 1975.:: - ." .управления, а также блок 6 анализа состоя-"

Авторское свидетельство СССР . : -: :: ния линейного обьекта и индикатор 7;-Р з.п.

hL 1112346, кл. G 05 В 23/02, 1980. - -" ..- -. ф-лы, 8 ил.

Авторское свидетельство СССР

- N .349002, кл. G 06 G 7/66, 1972.

Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника; Справочное руководство.

Пер. с нем. — М.: Мир, 1982.

Каталог интегральных микросхем. Т. 2. — Центральное конструкторское бюро по применению интегральных микросхем, 1986, Иванов В.И;, Аксенов А,И, Юшин А.М;

Полупроводниковые оптоэлектронные при- боры: Справочник./Под ред. Горюнова Н.Н. — M.: Энергоатомиздат, 1984.

1753454

Изобретение относится к контрольно- достоверности), Однако есть все основания измерительной технике, а именно к устрой- полагать. что для любой компоненты вектоствам для контроля систем, и может быть ра Z = (Z<, Zg, .„2з) (вектор измерения обозиспольэовано при контроле технических начен Y) возможные приращения Z (в объектов. 5 данном случае Y) любого знака таковы, что

Известно устройство для функциональ- могут быть компенсированы равным прираного контроля систем управления, содержа- щением другого знака любой другой компощее эталонную модель, подключенную ненты вектора Z. параллельно системе управления, причем . Такая компенсация возможна и комбиматематическое описание модели соответ- 10 нацией прйращений нескольких компонент ствует математическому описанию объекта вектора измерения (Z), контроля, блок сравнения, ограничитель, Таким образом, размерность матрицы интегратор и логический йороговый блок, M (Q * S, где 0 < S), справедлива только для

Недостатками устройства являются первого случаякомпенсаций,асучетомвто- . сложность эталонной модели, порядок кото,— 15 рого случая размерность матрицы М следует рой равен порядку п„оверяемой системы выбирать йз условия Q» S, если гарантиуправления, а также невысокая- достовер- - ровать наперед заданную достоверность. ность контроля. Учитывая, что каждый канал контроля имеет

Известно устройство для функциональ- число звеньев, определяемое максимального контроля линейного объекта управле- 20 ным порядком передаточной функции контния, содержащее блок индикации, 0 ролируемых блоков(равно N), котороесамо каналов контроля, идентичных по структу-. по себе может быть значительным. то увелире, состоящих из N звеньев каждый; причем " чение числа каналов до Q при Q» S может число звеньев N в каждом из Q каналов потребовать построения системы контроля равно максимальному порядку M линейных 25 более сложной. чем сам объект контроля; блоков объекта, каждое звено содержит Недостатком устройства является такпервый сумматор и соединенный с его вы- же невозможность оценки технического соходом интегратор и второй сумматор, под- стоянйя самой системы контроля, что при ее ключенный вторым входом к выходу сложности"и, в какой-то мере, даже соразинтегратора последнего звена, первые вхо- 30 мерности с самим объектом контроля может ды второго сумматора соедйнены с первы- существенно повлиять на достоверность ми входами первых сумматоров и с кснтрбля. Расстройка(уход коэффициентов выходами контролируемоголинейногообь- усиления сумматоров при их количестве екта управления, входами соединенного с - 0 * N и размерностях Q и N) при отсутствии: вторыми входами первых сумматоров, 35 системы самоконтроля дополнительно ветретьи входы первых сумматоров каждого дет к эффекту маскирования приращений звена, кроме первого, соединены с выходом вектора измерения Z, но уже по вине самой интегратора предыдущего звена, Q noporo- системы контроля. Таким образом, расшивых элементов, элемент ИЛИ, выходом под- рение системы койтроля в интересах устраключенный к входу блока индикации, а 40 нения-маскирующегодействия приращения входами связанный с выходами Q порого- : вектора Z из-за отказов объекта контроля вых элементов, вход каждого иэ которых гарантированноприводиткзтомужеэффексоединен с выходом второго сумматора ту из-за отказов (разрегулировок) самой сиданного канала контроля, а также с одним стемы контроля, что и объясняет . из третьих входов первого сумматора пер- 45 необходимость введенйя системы самоконвого звена и с одним из четвертых входов -троля системы контроля. первого сумматора остальных звеньев всех - Блок управления реализует настройку каналов контроля, а третьи входы второго системы контроля посредством цифровой сумматора каждого канала контроля, кроме схемы, дискрет шага которой может выбипоследнего, соединены соответСтвенно с 50 раться достаточно мелким, что позволяет выходами интеграторов последних звеньев выполнять практически прецизионную навсех последующих каналов контроля. стройку каждой компоненты векторов X и Z, Недостатком этого устройства являют- система:контроля тоже выполнена на цифся большие аппаратные затраты на обеспе- ровых элементах (цифровые схемы сравнечение заданной достоверности. 55 ния) и шаг настройки тоже может

Достоверность обеспечивается увеличени- выбираться с любым дискретом, в целом это ем числа каналов контроля (введением в позволяет гарантировать достоверность сорасчетные выражения матрицы M размер- ответствия каждой компоненты векторов ностью Q х $, где Q — число каналов, выби- входа и выхода с точностью до выбранного раемое для достижения заданной дискрета. Известные аналоговые схемы га1753454 тенциометрические входы которого соединены с потенциометрическими входами

dY1 dY1

dF1 dFk каждого интегратора и входами устройства; " а выход последнего интегратора подключен через сумматор к входу регулятора, выход которого соединен с движками входных по- 40 б Ф1 б Гк

dУ1 dYg бГ1 " dFg тенциометров сумматора и всех интеграторов, Недостатками устройства являются невозможность наращивания достоверности ОпределЯетсЯ Ранг матрицы () контроля до заданных требований и отсу - 45 Однозначное определение вектора Е ствие самоконтроля самого устройства кон- "- возможно только в том случае, если его Разтроля, что в конечном итоге приводит к .- меРность совпадает с Рангом функциональснижениюдостоверйости контроля.: ..: ной матрицы (5), т.е. обеспечиваетсЯ

Разработка системы контроля начина-, ДиагностиРование с глУбиной до ФЭ, колиется со струк. урной схемы объекта контро- 50 чество которых К. ля. Глубина контроля закладывается с": ПроводитсЯ анализ матрицы (5). Возможны избыточностью, которая в дальнейшем ис-.. слеДУIOWne варианты: матриЦа не соДержит пользуется для повышения достоверности: миноРов Ранга К; сУществУет только один контроля. При невозможности реализации .. миноР Ранга К; существует несколько минозаданной достоверности контроля наращи- 65 pos paHra K. вается избыточность. В целом метод пред- " В первых двух случаях необходимо пополагает следующие этапы Работы, высить глУбинУ описаниЯ ОК и повтоРИТЬ

Проводится формализация объекта контро- предыдущие операции до полУчениЯ зада ля с глубиной до выбранного функциональ- НоА избыточности. Избыточность определЯного элемента. Найденные передаточные ется числом миноров ранга К. Каждый

5 .. 6 рантировать достоверность подстройки до функции ставятся в соответствие структур- . уровня заданного дискрета по каждой ком- ной схеме. Составляется структурная схема поненте векторов не могут.: .::.;: обьекта контроля в соответствии с задайной

Невозможность выполнения функций глубиной, т.е. до элемента, с точностью до самоконтроля и обеспечения контроля объ- 5 которогб осуществляется диагностироваекта с заданной достоверйостью прй огра- . ние ОК. Структурная схема объекта контрониченных аппаратных средствах можно:: ","-:: ": ля описывается системой уравнейий в также объяснить отсутствием избыточности оперативйой форма, связывающих между исходной информацйи. Последнее объясня-. -, собой векторы Y, X, F: ется тем, что устройство работает по "гота- 10 Y - Ф(Р1, Гг...„Fa, XI, Xz...„Õô вому" уРавнению::.; ." :: Yz= Q(FI, Р „;., Ек Х1, Х2„... Хф (3)

Y=AxУ+В хХ; .: (1)...... У1= Ф1(Е1. Гр,..., Fy, Х1.Xz„.,Хф — (2). У1 = Ф (Р1,Рг,..., 6(, Х1, Х2,...,Х ). где Y — вектоР технического состоЯниЯ объ-. . где F = (F1 Fp FI,) — вектор характеристик екта контроля; - . -. -.:. -. 15 функциональных элементов (ФЭ), У вЂ” первая производная вектора техни- - : k — количество ФЭ;

: ческого состояния; ..,::-.::,. .::::-: X=(X1, Х2,..., ХД- вектор, компонентами

Х вЂ” вектор входных воздействий; : .- которого являются входные (стимулируюZ — вектор-наблюдения; -:- - -: -,::::::::.-:-" ujge) сигналы;

А — матрица, характеризующая внутрен- 20 L — размерность вектора Х; нйе связи блоков (модулей, элементов) и: "::. : У = р(1, Yg,..., У,1) — вектор, компонентасвязи между блоками (модулями, элемента- ми которого являются входные и вйходные ми): ":.- :.:...сигйалы ФЭ, сигналы на сумматорах и уз — матрйца, характеризующая BGKTop ловйх точках системы; входных воздействий; 25 .,1 — размерность вектора у.

H — матрица, характеризующая сВМи дополнительно йредположим, чтц коммежду вектором наблюдения Z и техниче- —.-.....поненты вектора Y доступны к непосредстским состоянием объекта контроля(вектор Y). венному измерению.

Наиболее близким по технической сущ- .. Составляется функциональная матрица ности к изобретению является устройство 30 б Ф для идентификации объектов управления на . (d Fk)1 кг линейных блоках с максимальным поряд ." rye J = 1, 2,..., J; k = 1, 2,..., К, ком М, содержащее интеграторы по II4CIIó: которая в развернутом виде имеет вид линейных блоков, регулятор и сумматор, по35

1753454 минор ранга К определяет одну из комбинаций вектора У, подлежащих измерению.

Для каждой комбинации компонентов вектора Y составляется система линейных дифференциальных уравнений в матричной 5 форме:

Y-AxY+BxX, (6) где Y u X — вектор-столбец технического состояния объекта контроля (ОК) и его перВ*

Aî

О

10 где матрица В* составлена из компонент вектора Х, соответствующих столбцам матрицы Г х, которые выбирались иэ условия

1 полной управляемости;

F — исходный линейный ойератор;

15 S1,..., S> — собственные значения матри- . цы А, соответствующие матрице В* и векторуУ

Затем определяется транСпонированная матрица А от матрицы А, Определя20 ются собственные значения матрицы А

S1 Sp и координаты векторов для каждого собственного значения матрицы S>,.z., Sp.

Составляется матрица Т иэ собственных векторов, затем определяется обратная

25 матрица To от матрицы Т .

Проводится анализ столбцов матрицы

Т . Возможны следующие варианты: существует столбец. все элементы которого отличны от О (в этом случае полная

30 наблюдаемость обеспечивается измерением только одной компоненты вектора У, соответствующей этому столбцу); существует несколько столбцов, не содержащих О (в этом случае обеспечивается избыточность;

35 полная наблюдаемость возможна при измерении любой иэ компонент вектора У, соответствующей столбцу, не содержащему О); столбца все элементы которого отличны от нуля, не существует (в этом случае полная

40 наблюдаемость обеспечивается выбором таких столбцов,"м»этрица из которых не имеет нулевых строк, а в каждой строке число отличных от нуля элементов минимально).

Таким образом, после анализа обрат45 ной матрицы получают несколько наборов компонент вектора X — входных сигналов; после анализа столбцов матрицы — несколько наборов компонент вектора У, подлежащих измерению, что и позволяет

50 построение системы контроля проводить с избыточностью для повышения достоверности контроля.

Выбор-компенент векторов X, Y провоаая производная соответственно;

X — вектор-столбец входных (стимулирующих) сигналов;

А — матрица, характеризующая связи внутри ФЭ и межу ними;

 — весовая матри

Определяются собственные значения S матрицы А путем решения системы уравнений (А — 1х Я)=0 . (7) где 1 — дйагональная единичная матрица.

Ilo найденным собственным значениям матрицы А (S>,..., Sp) определяются координаты ее собственных векторов Tr, г = 1, R: (А — 1 х 31)х Т1= 0; (8) (А — 1 х S2)x Т2 = 0;

t I (А — 1» Sp)x TR = О, Составляется матрица собственных векторов

Tx =(Ti (Tz(... ITzj (9)

Определяется обратная матрица Т» . Анализируется матрица Т >, возможны следующие ситуации: существует хотя бы один столбец, не содержащий нулей, подача управляющего воздействия (соответСтвующей компоненты вектора X) обеспечивает полную управляемость ОК; существование нескольких столбцов, не содержащих нулей; обеспечивает избыточность с кратностью, соответствующей их числу; полная управляемость ОК может быть обеспечена комбинацией нескольких компонент, не обеспечивающих полной управляемости по отдельности.

S случае, если заданная избыточность не обеспечивается, необходимо увеличить глубину разбиения структурной схемы, после чего повторяют предыдущие операции до достйжения заданной избыточности.

На этом процедура поиска минимальных количеств компонент вектора Х входных (стимулирующих) сигналоа, обеспечивающих полную управляемость ОК для каждого набора компонент вектора У, заканчйаается.

Для каждого вектора У определяется минимальный набор его компонейт, обеспечивающий полную наблюдэемость ОК. Для этого, составляется матрица вида дится из соображений минимума их размерности; поэтому в отдельных случаях повышение достоверности контроля можно получить при одновременном снижении размерности входных и выходных векторов. что эквивалентно снижению и аппаратных затрат одновременно. Однако в любом слу1753454

10 чае наличие избыточности позволяетпрово- M-й, а выходы интеграторов с первого по дить схемотехническое построение систе- (М-1)-й соединены соответственно с входамы с более высокими показателями ми первого слагаемого сумматоров с третьдостоверности. его no (М + 1)-й, выход первого сумматора

Рассмотрим на примере правило выбо- 5 соединен с информационным входом порорачисла каналов контроля(М)для получения гового блока. входы вторых слагаемых сумзаданной достоверности контроля, Допу- маторов каждого из каналов образуют

: стим, получают несколько наборов компо- первую группу информационных входов нент векторов входа Х и выхода Z: .. каждого канала, которые в свою очередь

Х - (х"1, x" „... r."1,..., х"I), n= 1,2„..., N; 10 образуют первую группу информационных (11) входов устройства, предназначенную для

2 - (к" 1, г"2,..., z"J,..., z"Ä, и = 1, 2,..., N;. подключения входных сигналов линейного (12) объекта, входы третьйх слагаемых сумматогде N — число каналов контроля; ., ров каждого из каналов образуют вторую

I.J — соответственно максимальные раз- 15 группу информационных входов каждого ка. мерности векторов Х, Z. - .:,: ..::. : нала, которые в свою очередь образуют втоПусть каждый из наборов векторов Х, Z рую группу информационных входов каждого канала контроля обеспечивает дб- устройства, предназначенную для подклюстоверность контроля Р, тогда, считая npo- чения выходных сигналов линейного обьекцесс диагностирования технического 20 та, входы включения компонент в>од ..ых состояния объекта контроля каждым кана- . сигналов обьекта контроля, входы регулилом независимыми событиями, а"наборы ровки коэффициентов передачи входных векторов Х, 2 непересекающимися, запи- сигналов объекта контроля, входы включешем выражение для достоверности контро- ния компонент выходных сигналов объекта ля D: .. 25 контроля, входы регулировки коэффициенО = 1-t1 — P) x (1 — P) х...х (1 — P)), (13) тов передачи выходных Сигналов объекта при Р = Р=„,= Р=...= Р выражение(13) имеет контроля сумматора соединены с одновид именными выходами блока управления, 0 = 1-t(1-Р)); п = 1, 2, ..., М.. (14) вход признака рассогласования которого

Пример. Пусть P = 0,7; и = 1, 2„... N, 30 соединен с выходом порогового устройства тогда при N = 2 0 = 0,91; при N = 3 0 и является выходом признака рассогласова0,973; при N = 5 0 = 0,997. ния канала контроля; вход начала настройки

Таким образом. увеличивая число кана- которого соединен с одноименным входом лов контроля можно довести достоверность . блока управления, выход признака исправконтроля до заданного значения. - " 35 ности которого является одноименным выЦелью изобретения является повыше-: ходом канала контроля, выходы признака

we достоверности результатов контроля, рассогласования каналов контроля образуПоставленнаяцельдостигаетсятем,что " ют первую группу информационных входов в устройство для идентификации объектов блока анализа состояния линейного объекуправленйя на линейных блоках с макси- 40 та, выходы признака исправности каналов мальным порядком М, содержащее канал контроляобразуютвторуюгруппуинформаконтроля, состоящий из сумматора и М ин-: ционных входов блока анализа состояния теграторов, где M — число линейных блоков:- линейного. объекта, входы начала настройки линейного объекта, причем выход М-го ин- . каналов контроля соединены с выходом натегратора соединен с входом первого слага- 45 чала настройки блока анализа состояния лиемого первого сумматора, дополнительно" нейного объекта, информационный выход введены блок анализа состояния линейного которого подсоединен к информационному объекта. индикатор, N-1 канал контроля, входу индикатора. где Й выбирается исходя из требований до- Блок управления содержит счетчйк цикстоверности по формуле:.", 50 ла. первый и второй триггеры, счетчик такта, 0 = 1-(1-Р ) х (1-P2) х...х (1-PN)), первый и второй одновибраторы, первый и где D — достоверность контроля линейного второй задатчики сигналов, первую и втообъекта: - . ::: рую группы ключей, первую и вторую rpynPt-достоверностьконтроля1-голиней- пы счетчиков, первую и вторую группы ного блока линейного объекта, причем в 55 цифроаналоговых преобразователей, схему каждый из каналов контроля введен с вто- - сравнения, элемент И и генератор тактовых рогопо(М+1)-йсумматоры,пороговййблок импульсов, выход которого соединен со и блок управления, выходы сумматоров с; счетным входом счетчика цикла. первым второго по (М + 1)-й соединены соответст- входом элемента И и информационными венно с входами интеграторов с первог© Ао входами ключей первой и второй групп, уп1753454

12 равляющие входы ключей первой группы выходы первого и второго узлов согласовасоединены с первой группой выходов пер- ния, четвертого и пятого элементов И обравого задатчика. сигналов, а управляющие зуют информационный выход блока.. входы ключей второй группы соединены с На фиг. 1 приведена структурная схема первой группой выходов второго задатчика 5 предлагаемого устройства для контроля лисигналов, адресные входы"которого соеди -"" нейного объекта управления с произволь- . нены с адресными входами первого задат- ным числом кайалов контроля; на фиг, 2— чика сигналов и выходамй Счетчйка такта, структурная схема блока управления; на вход сброса которого соединен с входами фиг, 3 — структурная схема второго M + 1 сброса счетчика цикла, первого триггера. 10 сумматора; на фиг, 4 — структурная схема первой и второй групп счетчиков и выходом порогового устройства; на фиг. 5 — структурпервого одновибратора, вход запуска кото- ная схема узла самоконтроля; на фиг, 6— рого соединен с выходом второго триггера структурная схема блока анализа; на фиг, 7— и вторым входом элемента И, третий вход структурйая схема ийдикатора; на фиг. 8 которого является входом призйака рассог- 15 таблица прошивок задатчиков сигналов уп- . ласования блока, а выход соединен со счет- равления ключами компонент векторов X и Z,. ным входом счетчика такта, выход счетчика Устройство для контроля линейного цикласоедйненс входомуСтайовкй1гервого обьекта управления содержит каналы 1.1триггера, выход которого соединен с входом 1 N койтроля, каждый из которых состоит из зайуска одновибратора, выход которого со- 20 последовательно включенных сумматоров 3-: единен с входом сброса втброго триггера, и интеграторов 4; а также блока 2 управлевход установки кбторого является" входом ния и порогового блока 5. Количество интег- признака начала настройки блока. счетные раторов определяется максимальным: входы счетчиков первой и второй групп со- порядком йередаточной функции линейных единены с выходами ключей первой и вто- 25 блоков объекта. Количество сумматоров йа рой групп, а выходы соединены с входами единйцу больше, чем ййтеграторов, и при цйфроаналоговых преобразователей пер- максимальном порядке передаточной функвой и второй групп, выходы которых образу- цйй, равном М, количество интеграторов-выют выходИ регулировки коэффициентов бирается равным М, количество сумматоров передачи соответстаенно входных и выход- 30 М + 1. Количество каналов контроля в кажных сигналов объекта контроля; вторая дом Koíêpåòíîì случае может быть различгруппа выходов первого и второго задатчи- ным; В случае, если получены ковсигйалов являЮтся вйходами включения- непересекающиеся наборы векторов входкомпонент соответственно входных и вы- ных X (например, х1, х, хз; х4, х5, хь) и анаходных сигналов объекта контроля, выход 35. лотичйо частично пересекающиеся первого триггера-и выход схемы сравненйя выходные (измеряемые) Z (например, z>. z2, образуатвыходпризнакаисправности бло- гз, г4 z>, zs. zr, гт), для получения достоверка,"выходы счетчиков первой группы соеди- ности контроля достаточно выбрать два канены с первой группой входов" схемы нала контроля, то N = 2, сравнения, а выходй счетчиков второй груп- 40 Устройство содержит также блок 6 анайы соединвны с второй группой входов схе- " лиза, индикатор 7, обьект 8 контроля, генемы сравнения. " " - :, :::- . - --:- . ратор 9 тактовых импульсов, счетчик 10

Блок анализа состояния линейного объ- цикла, триггер 11 начальной установки, 6k1a сбдержйт с первого по пятый элементьг счетчик 12 такта, первый элемент и 13, тригИ, первый и второй узлы согласования и 45 гер14 запуска, одновибратор15 обнуления, одновибратор; выход которого является вы- задатчик 16 сигналов управления ключами . ходом начала настройки блока, входы пер- Х, задатчик 17 сигналов упправлейия ключавого элемейта И являются первой группой ми Z, узел 18 самоконтроля, ключи 19.1 — 19.1 информационных входов блока, а выход со- х (M + 1) компонент вектора X. счетчики единен с первым входом пятого элемента И, 50 20 1-20.L х (М + 1) компонент вектора Х, второй вход которого соединен с выходом цифроаналоговые проеобразователи 21,1четвертого элемента И, первый и второй 21.L õ(М+ 1) компонент вектора Х, где L —. входы которого соединены собтветственно максимальная размерность вектора входс вйходами второго итретьего"элементов И, ных воздействий Х (Х = xt, хг,..., х ); М— входы второго и третьего элементов И явля- 55 максималный порядок передаточной функются второй группой информационных вхо- ции блоков объекта контроля; ключи 22 1. дов блока, входы второго элемента И 22.Sx(M+1)KoMfloHBHTBGKTopaZ, счетчики соединены с входами первого узла согласо- 23.1-23.Sx(M+1) компонент вектора Z, ЦАП ванйя, входы третьего элемента И соедине- 24.1-24.S х (M+ 1) компонент вектора Z, где ны с входами второго узла согласования, S — максимальная размерность вектора вы13

1753454

14 ходных (измеряемых) сигналов Z (Z = z1, zz,..., гэ), одновибратор 25 конца настройки, операционный усилитель 26, ключи 27.1 — 27Л регулятора компонент вектора Х, регуляторы 28,1 — 28Л компонент вектора Х, ключи

29.1 — 29.S регулятора компонент вектора Z, регуляторы 30.1 — 30 S компонент вектора Z, двух полупериодн ы и вы и рямител ь 31, компаратор 32, схемы 33.1-33Л х (M + 1) сравнения компонент вектора Х, схемы

34,1 — 34.S х (М + 1) сравнения компонент вектора Z, задатчик 35 контрольных чисел, второй элемент И 36, первый узел 37 согласования, третий 38 и четвертый 39 элементы

И, второй узел 40 согласования, пятый 41 и шестой 42 элементы И, резистор 43, кнопку

44 "Настройка", одновибратор 45 "Начало настройки", световое табло 46 "Устройство контроля исправно", световое табло 47

"Объект контроля исправен", световое табло 48 "Настройка", световое табло 49 "Самоконтроль".

Принцип действия устройства основан нэ следующих положениях.

Пусть ОК (объект контроля) состоит из R линейных блоков, соединенных между собой произвольным образом, а их передаточные функции имеют вид

1 х1

bIM р "+Ь1 — 1 р" +... +bi р о а м р" +ai(M 1) р" +... +Bio р (15) где i = 1, 2..., i;

I — число блоков объекта контроля;

M — максимальный порядок передаточной функции 1-ro блока.

В форме разностного уравнения между входными и выходными переменными уравнение (15) рассогласования можно записать в виде

Ь = — „.g (Ь!о xi — аь.4) +

Р"1 =1

1 ,.X (Ьл.xi — а1 zi) + р l — 1

11

+ ...+ —,,.(biM х1 -aiM 3) > (16)

Р i 1 где при равенстве коэффициентов А*ц, В*ц коэффициентам Ац, Вц в уравнениях (15) и (16) соответственно равно О при любых значениях переменных. Таким образом, подбором указанных коэффициентов, что решается автоматически блоком 2 управления, обеспечивается полная идентификация объекта контроля. Изменения характеристик объекта контроля при исправной системе контроля, что обеспечивается сйстемой

20

25 Рассмотрим работу канала 1,1 (фиг. 1), . Векторы Х и Z поступают íà Bxogbl M + 1 сумматоров 3.1-3,(M+ 1), каждый из которых

50

45 самоконтроля автоматически, приводит к рассогласованию в уравнении (16), которое сравнивается с порогом в пороговом блоке

5. В результате сравнения возможно два альтернативнйх заключения; рассогласования нет, с выхода порогового блока 5 снимается сигнал уровня логической "1"; рассогласование есть, с выхода порогового блока снимается сигнал уровня логического

"0".

Сформированный сигнал одного из двух возможных уровней вйдаетСя в блок 2 управления и блок 6 анализа для принятия решения о состоянии объекта 8 (контроля и формирования сигнала отображения состояния объекта контроля на табло индикатора

7, Пусть для выбранного объекта 8 контроля найдены N наборов входных векторов Х и такое же количество наборов выходных сиг- налов Z. Таким образом, и а "вход к3 .-. oro канала 1.1 — 1,N контроля подается свой набор входных воздействйй Х и измеряется свой набор вектора наблюдения 2, Каждый канал контроля работает идентично собран по идентичной схеме (фиг. 3), При этом каждая компонента вектора Х поступает на вход "+" операционного усилителя 26 через последовательно включенные ключи

27,1-27.L регулятора вектора Х и регуляторы 28.1 — 28.L вектора Х, где L — размерность вектора Х. Ключи открываются по команде. поступающей из блока 2 управления, последовательно при настройке канала и постоянно открыты в процессе работы устройства контроля за техническим состоянием ОК.

Управление ключами происходит в соответствии с матрицей, занесенной в задатчики

16 сигналов управления ключами Х (фиг. 8).

Из таблицы (фиг. 8) видно, что с каждым очередным увеличением адреса дополнительно подключается очередная пара ключей компонент вектора Х и 2, а все предыдущие осгаются включенными. Регуляторы служат для изменения коэффициентов усиления операционного усилителя 26 в соответствии с управляющйм сигналом, поступающим от соответствующего ЦАП 21.121.L блока 2 управления. Управляющие сигналы присутствуют постоянно при работе устройства по основному назначению (контроль за техническим состоянием OK) и изменяются последовательно (по каждой компоненте вектора Х) от минимального (при обнулении счетчиков 20.1-20.L (M.+ 1) компонент вектора Х блока 2) до максимального, настроечного значения(при остановке указанных счетчиков в положении "Настройка"). Последовательность настройки

Определяется матрицей, прошитой в задатчике 16 сигналов управления ключами компонент вектора X. Подача компонент вектора Х на вход "+" соответствует суммированию "произведений этих компонент на сбответсТвующие коэффициенты.

Компоненты вектора Z поступают на вход "-" операционного усилителя 26 через

Фййлогичные цепи — ключи 29 1 — 29,S регуля- 10 "тбра комггонент вектора Z и реТугГяторы

30.1-30.$ компонейт вектора Z (S-размерность вектора Z) и аналогично описанному для вектора Х, управляющие сигналы на них поступают от соответствующих ЦАП 24.1—

24.$ блока 2 управления в форме аналого15 вых сигнал-ов, которые и уй ра в ляют коэффйцйантами передачи соответствуюЩих компонент. Управление ключами 29.129.$ регулятора компонент вектора Z

20 усилителя (фиг.3) и ключами 22.1 — 22.S (M +

1) компонент вектора 2 осуществляется в

"соответствии с матрицей, прошитой в задатчйке 17 сигналов управления ключами ком:пойент вектора Z, Таблицы прошивок 25 эадатчиков 16 и 17 представлены на фиг. 8.

Подача сигналов на вход "-" соответствует вычитанию. В целом на выходах всех опера ционных усйлителей 3.1-3.(M+ 1) совместно с интеграторами 4.1-4,М, то на входе поро- 30 гового блока 5, формируется сигнал, описы"в-эемый соотношением (12). Все ййтеграторы идентичны. Блок 2 управления (фиг. 2) осуществляет эвтбматическую настройку устройства (все 35 каналы йастраиваются параллельно) вйполняет функции самоконтроля и управления режимами .работы совместно с блоком 6

"анализа. Существует два режима — "Настройка" и "Работа". Режйм "Настройка" 40 включается при нажатии кнопки "Настройка". Настройка выполняется автоматически и устройство контроля переходит в режим

"Работа", под которым подразумевается контроль за техническим состоянием ОК, 45

Ъри этбй йа световых табло "ОК исправен", Устройство контроля исправно", "Настрой, кв" и "Самоконтроль" индикатора 7 отобра, "жается информация о техническом состоянии ОК и устройстве контроля. 50

В режиме "Настройка™ блок 2 работает

Следующим образом. При нажатии кнопки

44 "Настройка" в блоке 6 анализа на все

° блоки 2 управления всех каналов 1 1-1.N йостуЪвет" кратковременный Сигнал На- 55 стройка", Все каналы одновременно начинэют настраиваться. Этот сигнал уровня логйческой "1" поступает нэ-вход триггер 14 запуска. вызывая его срабатывание. Триггер 14 опрокидывается и сигналом со своего

16 выхода запускает одновибратор 15 обнуления и подготавливает первый элемент И 13 к работе. Одновибратор 15 обнуляет (подготавливает к работе) счетчик 10 цикла, счетчик 1 2 такта, счетчики 20.1-20.L(M + 1) компонент вектора Х, счетчики 23.1 — 23,$(М

+ 1) компонент вектора Z и триггер 11 начальной установки, который формирует команду "Настройка первого канала" для блока 6 анализа. Счетчик 12 такта начинает последовательно перебирать адреса, начиная с первого, на адресных. шинах задатчика

16 сигналов управления ключами компонент вектора Х и зэдатчика 17 управления ключами компонент вектора Z. Технически задатчики сигналов реализованы в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), Таблица прошивок ПЗУ дана нэ фиг.

8. В соответствии с адресами из ПЗУ 16 и 17 считываются сигналы нэ управление ключами 27.1 — 27.ЦМ + 1) регулятора компонент вектора Х и ключами 29. t— - 29, S(M + 1) регулятора компонент вектора Z, которые поступают на сумматоры 3,1-3(М + 1), обеспечивая последовательное их подклю-. чение в соответствии с программой, защитой в эти ПЗУ, Каждый ключ управляет только одной компонентой вектора Х или Z, ПЗУ 16 и 17 одновременно открывают ключи

19,1 — 19.L(M+ 1) компонент вектора Х и ключи 22.1 — 22.S(M + 1) компонент вектора 2, обеспечивая прохождение сигналов с выхода генератора 9 тактовых импульсов на счетчики 20,1 — 20.L(M + 1) компонент вектора X u счетчики 23.1 — 23.S(M + 1) компонент вектора Z, выходы которых подключены к входам

ЦАП 21.1 — 21 L(M+ 1) компонент вектора Х и цап 24.1 — 24.S(M + 1) компонент вектора 2.

Это обеспечивает погашовый {с каждым тактом) рост входного цифрового кода на

ЦАП, который ими преобразуется в напряжения, поступающие с выхода блока 2 управления на соответствующие входы сумматоров 3.1 — 3(М + 1).

Таким образом, в режиме "Настройка" на каждый регулятор 28.1-28Л (М+ 1) компонент вектора X и 30.1 — ЗО.S(M + 1) компонент вектора Z с соответствующего ЦАП последовательно в соответствии с программами, прошитыми в ПЗУ 16 и 17, поступают линейно (дискрет очень мелкий) возрастающие напряжения, которые регуляторами преобразуются в эквивалентное сопротивление, что эквивалентно изменению соответствующих коэффициентов в формуле (16). Программно обеспечено (фиг. 8) проведение последовательной настройки, т.о. вначале все компоненты вектора Х, кроме Х1, и все компоненты вектора 2, кроме z>, принимаются равными О (х1, хг„, х1 = О; zz, z3,...,zs =

1753454

О), что обеспечивает на входе всех суммато- настройки, Кратковременный импульс с одров 3.1-3.(М + 1) присутствие только по од- новибратора 25 опрокидывает триггер 11 ной компоненте векторов Х и Z. Схема начальной установки, на выходе триггера настройки, плавно изменяя напряжение на устанавливается сигнал уровня "О", которегуляторах компонент Х1 и г1 всех сумма- 5 рый закрывает первый элемент И 13, счетторов 3.1 — 3.(M + 1), доходит до положения чик 12 такта останавливается. Кроме того, при котором рассогласование Л= О в выра- сигнал "Настройка канала 1,1 окончена" с жении (16). Последовательно подключая выхода триггера 11 начальной установки покомпоненты векторов X u Z g ранее подклю- ступает в блок 6 анализа, где формируются, ченным схемам настройки устанавливает 10 четыре группы сигналбв. рассогласование нэ выходе сумматоров Узел 18 самоконтроля блока 2 (фиг, 5)

3.(M + 1) равным нулю, Таким образом, при обеспечивает контроль за правильностью установке адреса М + 1 на счетчике 12 такта . функционирования соответствующего кайа(фиг. 8) все компоненты векторов X и 2 под- ла (1.f- 1.N). Контроль обесйечивается счиключены и при отсутствии отказа e QK и в 15 тыванием и последующим хранением устройстве контроля на выходе порогового контрольных чисел со счетчиков 20,1-20.L(M блока 5 сигнал рассогласования равен О, на + 1) компонент вектора Х и счетчиков 23,1первый элемент И 13 поступает сигнал уров- 23,$(М + 1) компонент вектора Z в задатчик ня логической "1", и очередным импульсом 35 контрольных чисел, Запись их проводитот генератора 9 тактовых импульсов"счетчйк. 20 ся после завершения настройки канала по

12 такта устанавливает адрес М + 2, канал всем компонентам вектора Хи Z. В процессе

1.1 переходит в режим "работа". При этом работы устройства по контролю за состояуправляющие сигналы, снимаемые с задат- нием ОК фактические значения чисел непречиков 16 и 17 управления ключами компо- рывно считываются со всех указанных. нент векторов Х и 2 соответственно (фиг. 8), 25 счетчиков 20.1-20Л (М+ 1) и 23.1 — 23,S(M+ 1). обеспечивают закрытое состояние ключей и непрерывйо сравниваются с K0HTpollbHbl19.1-19,L(M+ 1) компонент вектора X и клю- ми значениями, записанными ранее. Схема чей 22,1-22.S(M+ 1) компонент вектора Z. контроля обеспечивает поэлементное срав. В режиме "Работа" на счетчиках 20,1- нение чисел с их контрольным значением и

20,ЦМ + 1) компонент вектора Х, счетчиках 30 формирует сигнал "Самоконтроль канала

23.1-23.S(M + 1) компонент вектора Z и на 1.1" только в том случае, если обеспечено соответствующих ЦАП 21.1-21.L(M+ 1) ком- полное поэлементное совпадение текущих понент вектора Х и ЦАП 24.1-24.S(M + 1) значенийсихконтрольными,чтодостигаеткомпонент вектора 2 выходные значения ве- ся последовательным включением схем личин остаются неизменными (фиг 2). Одно- 35 33.1-33,L(M + 1) сравнения компонент век временно ключи 27.1-27,L регулятора тора X и схем 34.1-34.S(M + 1) сравнения компонент вектора Х и ключи 29.1 — 29.S ре-. компонент вектора Z, которые выполнены гулятора компонент вектора Z все остаются на известных схемах. Сигнал "Самоконтвключенными, обеспечивая непрерывное роль канала 1.1" с выхода узла 18 самоконпрохождение компонент векторов X и 2 в 40 троля блока 2 поступает на четвертый режиме "Работа". В качестве регуляторов элементИ39ивторойузел40согласования

28,1-28.L(M + 1) компонент вектора Х и ре- блока 6 анализа (фиг. 6). гуляторов 30,1-30.S(M+ 1) компонент векто-.. Пороговый блок 5 предназначен для вы-" ра Z используется известная схема явленияналичиярассогласования,т.е.велипримененияполевоготранзисторавкачест- 45 чины Л = О в выражении (12) по любой ве управляемого сопротивления. Сигнал oc;-:,::., причине, Этот сигнал формируется на выхотановкй настройки по истечении времени, де второго сумма