EP0684586A1

EP0684586A1 - Object condition diagnosing device containing an electronic operation parameter monitoring system

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Publication number: EP0684586A1
Application number: EP94108237A
Authority: EP
Inventors: Anatoly Sergeevich Sula; Jury Alexandrovich Kitashin; Mikhail Anatolievich Turetsky
Original assignee: TOVARISCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTJU FINANSOVO-PROMYSHLENNAYA KORPORATSIA "LJUKON" (TOO FPK "LJUKON")
Current assignee: TOVARISCHESTVO S OGRANICHENNOI OTVETSTVENNOSTJU FINANSOVO-PROMYSHLENNAYA KORPORATSIA "LJUKON" (TOO FPK "LJUKON")
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-11-29

Abstract

The diagnosing system receives input signals from an electronic function parameter monitoring system. The discrete values for the function parameters are entered in a memory (A). A Digital-to-Analogue converter (2) is electrically coupled to the memory for supplying a contour figure formation block (10), which combines the contour figures, for visualisation at an operating point. A conversion block (3), handling small digital values of the function parameters, is inserted between one output of the memory and the corresponding Digital-to-Analogue converter. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kontroll- und Diagnostikeinrichtungen und betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt.The present invention relates to control and diagnostic devices and relates in particular to a device for diagnosing the state of an object, which has an electronic system for monitoring functional parameters.

Diese Erfindung kann mit Erfolg angewendet werden zur technischen Diagnostik der Triebwerksanlagen von Luftfahrzeugen, Schiffen, Kraftfahrzeugen und sonstigen Industrieausrüstungen, die ein System zur kontinuierlichen Überwachung von Funktionsparametern aufweisen.This invention can be successfully used for the technical diagnosis of the engine systems of aircraft, ships, motor vehicles and other industrial equipment which have a system for the continuous monitoring of functional parameters.

Außerdem kann die beanspruchte Einrichtung in Systemen der medizinischen Diagnostik, die mit der Überwachung von physiologischen Kennziffern bei Patienten zusammenhängen, sowie in Systemen der globalen Informationsbereitstellung für technologische Prozesse Antwendung finden.In addition, the claimed device can be used in systems of medical diagnostics, which are related to the monitoring of physiological indicators in patients, and in systems of global information provision for technological processes.

Zur Zeit erlangt die Idee der Schaffung eines interaktiven Mensch-Maschine-Systems eine besondere Bedeutung, das im besonderen zur Kontrolle, Diagnostik und operativen Prognose des Zustandes verschiedener Objekte eingesetzt wird.The idea of creating an interactive human-machine system is currently gaining particular importance, which is used in particular for checking, diagnosing and operationally predicting the state of various objects.

Die Grundidee der Schaffung von Hybridanalysesystemen besteht in der Erarbeitung einer solchen Informationswechselwirkung zwischen der Bedienungsperson und der Informationsquelle, bei welcher im Prozeß der Entscheidungsfindung nicht nur logische Niveaus des menschlichen Bewußtseins, sondern auch Niveaus des Unterbewußtseins ausgenutzt werden, die mit den Mechanismen eines schöpferischen anschaulichen Denkens verknüpft sind. Dabei haben sich die Methoden einer visuellen Einwirkung auf das Unterbewußtsein der Bedienungsperson durch spezielle Objekte vom Bildschirm eines Computers als am aussichtsreichsten in praktischer Hinsicht erwiesen.The basic idea of creating hybrid analysis systems is to develop such an information interaction between the operator and the source of information, in which in the process of decision making not only logical levels of human consciousness but also levels of the subconscious mind are also used, which are linked to the mechanisms of creative, illustrative thinking. The methods of visually influencing the subconscious of the operator through special objects on the screen of a computer have proven to be the most promising in practical terms.

Es sind interaktive Systeme einer bildlichen Diagnostik im besonderen von Flugzeuggasturbinentriebwerken bekannt ("Bildliche Analyse in Steuerung, wissenschaftlichen Forschungen und Lehrsystem", III. wissenschaftlich-technische Unionskonferenz "Obraz-90", 4. - 8. März 1990, Stadt Suzdal), Moskau, 1990, SS. 47-51), die auf Basis einer Synthese der Methodologie der bildlichen Analyse, logischer Mechanismen von Expertensystemen und spezieller Verfahren zur Formierung von parametrischen Anfangsbeschreibungen in Übergangsbetriebszuständen der genannten Triebwerke entwickelt worden sind. Die bildliche Analyse, die die konzeptionelle Grundlage eines interaktiven Systems der bildlichen Diagnostik bildet, gewährleistet eine Nichtkritizität des Analysesystems gegenüber der Struktur und Dimension digitaler Ausgangsdaten infolge einer Dialogadaptation an die Beschreibungen jeder Art und sichert als Folge davon eine effektive Absonderung diagnostischer Merkmale.Interactive systems of pictorial diagnostics, in particular of aircraft gas turbine engines, are known ("Pictorial analysis in control, scientific research and teaching system", III. Scientific-technical union conference "Obraz-90", March 4-8, 1990, city Suzdal), Moscow , 1990, pp. 47-51), which have been developed on the basis of a synthesis of the methodology of the visual analysis, logical mechanisms of expert systems and special methods for the formation of parametric initial descriptions in transitional operating states of the mentioned engines. The pictorial analysis, which forms the conceptual basis of an interactive system of pictorial diagnostics, ensures that the analytical system is not critical to the structure and dimension of digital output data as a result of a dialog adaptation to the descriptions of all types and, as a result, ensures an effective separation of diagnostic features.

Für bekannte interaktive Systeme ist die Gewährleistung einer strikten Wiederholbarkeit bei jeder Realisierung des Diagnoseverfahrens erforderlich, anderenfalls wird statt des stabilen Auftretens von Störungszeichen ein Prozeß des Empfindlichkeitsverlustes des Dialogsystems beobachtet.For known interactive systems, it is necessary to ensure strict repeatability with every implementation of the diagnostic method, otherwise a process of loss of sensitivity of the dialog system is observed instead of the stable occurrence of malfunction signs.

Überdies ist es mit Hilfe derartiger interaktiver Systeme praktisch unmöglich, eine operative Prognose des technischen Zustandes eines zu untersuchenden Objektes zustandezubringen.Furthermore, with the help of such interactive systems, it is practically impossible to make an operational forecast of the technical condition of an object to be examined.

Bekannt ist auch eine Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objektes, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt (SU, A, 1617317), enthaltend einen Speicherblock, in den eine aus dem Überwachungssystem kommende Information über diskrete Digitalwerte von Funktionsparametern des Objektes enthalten ist, Digital-Analog-Wandler, die mit dem Speichorblock elektrisch verbunden und an Blöcke zur Formierung flächenhafter Konturfiguren angeschlossen sind, welche an einen Block zur Formierung räumlicher Kombinationen von flächenhaften Konturfiguren geschaltet sind, an den ein Eingang eines Sichtbarmachungsblocks angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit der Anwenderschnittstelle des Sichtbarmachungsblocks verbunden ist.Also known is a device for diagnosing the state of an object, which has an electronic system for monitoring function parameters (SU, A, 1617317), containing a memory block in which information about discrete digital values of function parameters of the object coming from the monitoring system is contained , Digital-to-analog converters, which are electrically connected to the memory block and are connected to blocks for forming areal contour figures, which are connected to a block for forming spatial combinations of areal contour figures, to which an input of a visualization block is connected, the other input of which is connected is connected to the user interface of the visualization block.

Die bekannte Einrichtung ist zur Diagnostizierung des technischen Zustandes der Gasturbinentriebwerke von Luftfahrzeugen bestimmt. Dabei wurden die Messung und Aufzeichnung der Digitalwerte von Funktionsparametern mit einer vorbestimmten Periodizität beim Beschleunigungsverhalten des Luftfahrzeuges während einer festgelegten Zeit durch automatische Umstellung des Leistungshebels der Triebwerke in einem vorgegebenen Tempo vom Betriebszustand geringen Schubs bis zum Betriebszustand maximalen Schubs vorgenommen.The known device is intended for diagnosing the technical condition of the gas turbine engines of aircraft. The measurement and recording of the digital values of function parameters with a predetermined periodicity in the acceleration behavior of the aircraft were carried out for a predetermined time by automatically switching the engine's power lever at a predetermined speed from the operating state of low thrust to the operating state of maximum thrust.

Die aufgezeichneten Digitalwerte wurden in eine Gesamtheit geometrischer Gebilde in Form von durchlaufenden Linien umgewandelt, die durch eine Gesamtheit von durchlaufenden Servicelinien bis zur Erzeugung geschlossener Flachbilder abgeschlossen wurden, welche in eine räumliche Figur umgewandelt wurden,deren Oberflächenform die erforderliche Diagnoseinformation trägt.The digital values recorded were taken together converted geometric structures in the form of continuous lines, which were completed by a total of continuous service lines until the generation of closed flat images, which were converted into a spatial figure, the surface shape of which carries the required diagnostic information.

Eine unerläßliche Bedingung für das erfolgreiche Funktionieren der bekannten Einrichtung ist deren Einsatz in solchen Betriebszuständen des Objektes, in denen eine strikte Typengleichheit von Steuereinwirkungen auf das zu diagnostizierende Objekt sichergestellt wird und zu denen für die Gasturbinentriebwerke von Luftfahrzeugen das Beschleunigungsverhalten gehört.An indispensable condition for the successful functioning of the known device is its use in those operating states of the object in which a strict type match of control effects on the object to be diagnosed is ensured and which includes the acceleration behavior for the gas turbine engines of aircraft.

Dabei wird die Identität der erhaltenen Merkmale durch die Identität der Umstellung des Leistungshebels des Triebwerks gewährleistet, und die Funktion eines empfindlichen "Automaten" erfüllt der Bedienende in Person des Flugzeugführers, der in einer Reihe von Fällen die Steuerung (den Lauf des Triebwerks) variiert, wobei die genannten Variationen der Steuerung gerade ein negatives Merkmal darstellen, denn die formierten diagnostischen Merkmale variieren viel stärker als angenommen. Darüber hinaus ist es in manchen Fällen überhaupt unmöglich, eine strikte Identität der Steuereinwirkungen sicherzustellen. Alles das führt dazu, daß die Empfindlichkeit der Diagnoseeinrichtung sinkt.The identity of the features obtained is ensured by the identity of the changeover of the power lever of the engine, and the operator performs the function of a sensitive "automaton" in person of the pilot, who in a number of cases varies the control (the engine run), the above-mentioned variations of the control represent a negative characteristic, because the diagnostic characteristics formed vary much more than assumed. In addition, in some cases it is impossible to ensure a strict identity of the tax impacts. All of this leads to a decrease in the sensitivity of the diagnostic device.

Mit der bekannten Einrichtung ist es außerdem recht schwer und mitunter auch unmöglich, ein zuverlässiges Prognostizieren des technischen Zustandes des zu untersuchenden Objekts durchzuführen.With the known device, it is also very difficult and sometimes impossible to reliably predict the technical condition of the subject to be examined Object.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt, zu schaffen, bei der durch Einfuhrung eines neuen Blocks, der die Diagnostik des Zustandes des Objekts nicht in von vornherein abgesonderten Übergangszuständen, sondern im Prozeß der gesamten Arbeit des Objekts ermöglicht, die Empfindlichkeit der Einrichtung gegen Frühzeichen von Störungen des zu untersuchenden Objektes erhöht, das Auflösungsvermögen gesteigert und es möglich wird, die beanspruchte Einrichtung zur Diagnostik von beliebigen zu untersuchenden Objekten einzusetzen, die mit einem System der Überwachung von Funktionsparametern versehen sind.The invention has for its object to provide a device for diagnosing the state of an object, which has an electronic system for monitoring function parameters, by introducing a new block that does not diagnose the state of the object in transition states that are separate from the start , but in the process of the entire work of the object enables the sensitivity of the device to early signs of disturbances of the object to be examined increased, the resolving power increased and it is possible to use the claimed device for the diagnosis of any objects to be examined, which with a system of Monitoring of function parameters are provided.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts, das ein System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt, enthaltend einen Speicherblock, in dem eine aus den Überwachungssystem kommende Information über diskrete Digitalwerte von Funktionsparametern des Objektes enthalten ist, Digital-Analog-Wandler, die mit dem Speicherblock elektrisch verbunden und an Blöcke zur Formierung flächenhafter Konturfiguren angeschlossen sind, welche an einen Block zur Formierung räumlicher Kombinationen von flächenhaften Konturfiguren geschaltet sind, an den ein Eingang eines Sichtbarmachungsblocks angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit der Anwenderschnittstelle des Sichtbarmachungsblocks verbunden ist, erfindungsgemäß mindestens einen Konvertierungsblock für kleine Digitalwerte von Funktionsparametern des Objekts enthält, der mit seinem Eingang an einen Ausgang des Speicherblocks und mit seinem Ausgang an den Eingang eines entsprechenden Digital-Analog-Wandlers angeschaltet ist.The object is achieved in that the device for diagnosing the state of an object, which has a system for monitoring function parameters, comprising a memory block in which information about discrete digital values of function parameters of the object coming from the monitoring system is contained, digitally Analog converters, which are electrically connected to the memory block and are connected to blocks for forming areal contour figures, which are connected to a block for forming spatial combinations of areal contour figures, to which an input of a visualization block is connected, the other input of which is connected to the user interface of the Visual blocks is connected, according to the invention contains at least one conversion block for small digital values of functional parameters of the object, the input of which is connected to an output of the memory block and the output of which is connected to the input of a corresponding digital-to-analog converter.

Es ist zweckmäßig, daß der Konvertierungsblock für kleine Digitalwerte von Funktionsparametern einen Diskriminator, einen Prozessor, dessen erster Eingang am Ausgang des Diskriminators liegt, während an dem zweiten Eingang ein Signal vom entsprechenden Ausgang des Speicherblocks eintrifft, und einen Block zur Umwandlungsprogramm-Vorgabe enthält, der an den dritten Eingang des Prozessors angeschlossen ist.It is expedient for the conversion block for small digital values of function parameters to contain a discriminator, a processor whose first input is at the output of the discriminator, while a signal arrives at the second input from the corresponding output of the memory block, and a block for specifying the conversion program, which is connected to the third input of the processor.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt eine hohe Empfindlichkeit, weil die Information über den Zustand des zu diagnostizierenden Objekts nicht in von vornherein abgesonderten und speziell vereinbarten Übergangszuständen, sondern im Prozeß der gesamten Arbeit aufgenommen wird. In diesem Fall kommt dadurch, daß in die Einrichtung ein Konvertierungsblock für kleine Digitalwerte von Funktionsparametern eingefügt und schaltungsmäßig konkret ausgeführt ist, eine Modifikation des Eingangsparameters, zustande und die Bedienungsperson entnimmt aus dem Objekt während der Diagnostizierung die genaueste und zuverlässigste Information in gleichtypigen Bereichen, da die Eingangsinformationsflüsse in diesem Fall nicht reglementiert werden müssen.The device according to the invention has a high sensitivity because the information about the state of the object to be diagnosed is not recorded in transition states which have been separated and specially agreed from the outset, but in the process of the entire work. In this case, the fact that a conversion block for small digital values of function parameters is inserted in the device and specifically implemented in terms of circuitry results in a modification of the input parameter, and the operator takes the most precise and reliable information in the type-typical areas from the object during diagnosis, because in this case, the input information flows do not have to be regulated.

Beim Arbeiten im Regime der Diagnostik gewährleistet außerdem die erfindungsgemäße Einrichtung einen höheren, durch die Formierungsmethode bedingten Grad der Wiederholbarkeit diagnostischer Signale und schließt ungeachtet der Abhängigkeit von einer großen Anzahl unberücksichtigter Faktoren selbst in gleichtypigen Übergangsregimes der Diagnostik große Variationen des abgegebenen Signals aus.When working in the diagnostic mode, the device according to the invention also ensures a higher through the formation method determines the degree of repeatability of diagnostic signals and, regardless of the dependency on a large number of factors that are not taken into account, excludes large variations in the output signal, even in the same type of transition regime of diagnostics.

Es ist auch bemerkenswert, daß in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung das Auflösungsvermögen erhöht und die Empfindlichkeit gegen Frühzeichen von Störungen des zu untersuchenden Objekts um das 7- bis 30fache gegenüber der bekannten technischen Lösung gesteigert ist.It is also noteworthy that in the device proposed according to the invention, the resolving power is increased and the sensitivity to early signs of disturbances in the object to be examined is increased by 7 to 30 times compared to the known technical solution.

Dank ihrer Universalität kann die beanspruchte Einrichtung für Zwecke der Diagnostik des Zustandes beliebiger Objekte, beispielsweise solcher wie die Objekte der Technik, der Informationsnetze, der biologischen Objekte u.a. eingesetzt werden.Thanks to its universality, the claimed device can be used for the purpose of diagnosing the condition of any objects, for example those such as objects of technology, information networks, biological objects, etc. be used.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung einer konkreten Ausführungsform derselben, anhand von Beispielen und beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt:

Fig. 1 eine Blockschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt;
Fig. 2 mit Hilfe, der erfindungsgemäßen Einrichtung erhaltene Diagramme des technischen Zustandes von Triebwerken eines Luftfahrzeugs Nr. 49;
Fig. 3 dasselbe wie in Fig. 2 für ein Luftfahrzeug Nr. 33
Fig. 4 dieselben Diagramme wie in Fig. 2, erhalten mit Hilfe einer bekannten Einrichtung (gemäß SU, A, 1617317).

In the following the invention is explained by description of a concrete embodiment of the same, by means of examples and attached drawings, in which it shows:

1 shows a block circuit of the device according to the invention for diagnosing the state of an object which has an electronic system for monitoring function parameters;
2 with the aid of the device according to the invention, diagrams of the technical condition of the engines of an aircraft No. 49;
3 shows the same as in FIG. 2 for an aircraft No. 33
Fig. 4 the same diagrams as in Fig. 2, obtained with the aid of a known device (according to SU, A, 1617317).

Die Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objektes, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt, enthält einen Block 1 (Fig. 1), in dem eine Information über diskrete Digitalwerte von Funktionsparametern eines Objektes enthalten ist (einläuft oder aufgezeichnet ist), welche aus dem Überwachungssystem ankommt (der Einlauf der Information ist bedingt durch einen Pfeil angedeutet).The device for diagnosing the condition of an object, which has an electronic system for monitoring function parameters, contains a block 1 (FIG. 1) in which information about discrete digital values of function parameters of an object is contained (which is received or recorded), which arrives from the monitoring system (the entry of the information is indicated by an arrow).

Die Einrichtung umfaßt eine Gruppe von Digital-Analog-Wandlern 2 (in der hier beschriebenen Variante sind vier Wandler vorgesehen), deren Anzahl im allgemeinen Fall durch die Zahl von zu diagnostizierenden Funktionsparametern des Objekts bestimmt wird, wobei eine entsprechende Anzahl von Umwandlungskanälen gebildet wird.The device comprises a group of digital-to-analog converters 2 (four converters are provided in the variant described here), the number of which is generally determined by the number of functional parameters of the object to be diagnosed, a corresponding number of conversion channels being formed.

Die Einrichtung enthält mindestens einen Konvertierungsblock 3 für kleine Digitalwerte von Funktionsparametern des Objektes, der in einem der Umwandlungskanäle angeordnet ist und einen Diskriminator 4, einen Prozessor 5 und einen Block 6 zur Umwandlungsprogramm-Vorgabe enthält. Dabei ermöglicht der Diskriminator 4 den Prozeß der Berechnung einer Differenz zwischen den diskreten Nachbarwerten eines gewählten Parameters und ist mit seinem Eingang an einen Ausgang des Speicherblocks 1 und mit seinem Ausgang an den ersten Eingang 7 des Prozessors 5 angeschaltet, an dessen zweiten Eingang 8 ein nicht umgewandeltes Signal von demselben Ausgang des Blocks 1 eintrifft.The device contains at least one conversion block 3 for small digital values of functional parameters of the object, which is arranged in one of the conversion channels and contains a discriminator 4, a processor 5 and a block 6 for specifying the conversion program. The discriminator 4 enables the process of calculating a difference between the discrete neighboring values of a selected parameter and is connected with its input to an output of the memory block 1 and with its output to the first input 7 of the processor 5, a second input 8 of which is not converted signal arrives from the same output of block 1.

Der dritte Eingang 9 des Prozessors 5 liegt am Block 6 zur Umwandlungsprogramm-Auswahl, wobei entsprechend dem Programm des letzteren das Funktionieren des Prozessors 5 vorgegeben wird.The third input 9 of the processor 5 is located at block 6 for the conversion program selection, whereby according to the Program of the latter the functioning of the processor 5 is predetermined.

Das Umwandlungsprogramm (die Umwandlungsfunktion) bestimmt die Bahn des zu diagnostizierenden Objekts in der Phasenebene eines zu behandelnden Funktionsparameters.The conversion program (the conversion function) determines the path of the object to be diagnosed in the phase plane of a function parameter to be treated.

Der Prozessor 5 sondert einen bestimmten Bereich der Phasenebene des Funktionsparameters ab, dem derjenige Kanal zur Umwandlung von Objektparametern entspricht, in welchem der Konvertierungsblock 3 angeordnet ist.The processor 5 secretes a specific area of the phase level of the function parameter to which the channel for converting object parameters corresponds in which the conversion block 3 is arranged.

An die Ausgänge der Digital-Analog-Wandler 2 sind Blöcke 10 zur Formierung flächenbafter Konturfiguren angeschlossen, mit denen ein Block 11 zur Formierung räumlicher Kombinationen von flächenhaften Konturfiguren verbunden ist, welcher an einen Sichtbarmachungsblock 12 (ein Computer-Anzeigegerät) angeschaltet ist, auf dem räumliche diagnostische Figuren, Zustandsdiagramme des Objekts genannt, abgebildet werden.Blocks 10 for forming areal contour figures are connected to the outputs of the digital / analog converter 2, with which a block 11 for forming spatial combinations of areal contour figures is connected, which is connected to a visualization block 12 (a computer display device) on which spatial diagnostic figures, called state diagrams of the object, are mapped.

Eine Bedienungsperson 13, die die Möglichkeit zur Dialogeinwirkung auf die Anwenderschnittstelle 14 des Sichtbarmachungsblocks hat, hält den Moment und die Geschwindigkeit der Entwicklung von Störungen nach dem Wert der Verformung der Konturen von geometrischen Gebilden und der Änderung ihrer Parameter im Vergleich mit Bezugs-Zustandediagrammen fest. Die Bedienungsperson 13 ist ein notwendiges Element des Mensch-Maschine-Systems, als welches im Grunde die beanspruchte Einrichtung fungiert. Dabei widerspiegelt die Richtung der Beziehungen zur Bedienungsperson 13 funktionelle Zusammenhänge, die die Informationsflüsse bestimmen und die menschlichen Einwirkungen steuern.An operator 13, who has the ability to interact with the user interface 14 of the visualization block, records the moment and speed of the development of disturbances according to the value of the deformation of the contours of geometrical structures and the change of their parameters in comparison with reference state diagrams. The operator 13 is a necessary element of the human-machine system, which basically acts as the claimed device. The direction of the relationships with the operator 13 reflects functional relationships that determine the information flows and control human impact.

Die geschilderte Einrichtung bildet ein interaktives System der operativen Prognose, und Diagnostik des Zustandes eines Objekts, welches System Umwandlungen von Funktionsparametern besorgt, die in einem beliebigen Regime des zu diagnostizierenden Objekts während einer beliebigen Zeit des Funktionierens aufgenommen sind, bei dem die ganze verarbeitete nutzbare Aufzeichnung vom Diagnosesystem für die Konstruktion von, räumlichen Figuren auf dem Bildschirm des Anzeigegerätes ausgenutzt wird.The device described forms an interactive system of operational forecasting and diagnosis of the state of an object, which system provides conversions of functional parameters, which are included in any regime of the object to be diagnosed during any period of functioning, in which the whole processed usable record is used by the diagnostic system for the construction of spatial figures on the screen of the display device.

Fig.2,3 stellen Diagramme des technischen Zustandes von Zweikreis-Turbinenluftstrahltriebwerken eines Luftfahrzeuges Nr. 49 und Nr. 33 (die Nummern sind bedingt) dar, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Diagnoseeinrichtung konstruiert sind, wobei die obere Reihe der Diagramme dem linken Triebwerk und die untere Reihe dem rechten Triebwerk entspricht.Fig. 2,3 represent diagrams of the technical condition of two-circuit turbine air jet engines of an aircraft No. 49 and No. 33 (the numbers are conditional), which are constructed with the aid of the diagnostic device according to the invention, the upper row of the diagrams showing the left engine and the lower row corresponds to the right engine.

Fig. 4 veranschaulicht Diagramme des technischen Zustandes eines Luftfahrzeugs Nr. 49, die mit Hilfe einer bekannten Einrichtung (SU, A, 1617317) konstruiert sind.Fig. 4 illustrates diagrams of the technical condition of an aircraft No. 49, which are constructed with the aid of a known device (SU, A, 1617317).

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts, das ein elektronisches System der Überwachung von Funktionsparametern besitzt, arbeitet folgendermaßen.The device according to the invention for diagnosing the state of an object which has an electronic system for monitoring function parameters works as follows.

Die Ein- und Ausgangs-Funktionsparameter des zu diagnostizierenden Objekts, die aus dem elektronischen Überwachungssystem ankommen, werden im Speicherblock 1 registriert. In dem hier beschriebenen Fall, wo nur ein Konvertierungsblock 3 vorhanden ist, wird aus den Eingangsparametern des Objekts ein Parameter gewählt, der der Umformung im Konvertierungsblock 3 unterworfen wird. In der Regel wird als solcher Parameter ein Parameter gewählt, der mit den Eingangs-Steuereinwirkungen am stärksten korreliert ist.The input and output function parameters of the object to be diagnosed, which arrive from the electronic monitoring system, are registered in the memory block 1. In the case described here, where there is only one conversion block 3, the input parameters of the object become selected a parameter which is subjected to the transformation in the conversion block 3. As a rule, a parameter that is most correlated with the input control actions is selected as such a parameter.

Ein dem Digitalwert des gewählten Parameters entsprechendes Signal gelangt unmittelbar an den Eingang 8 des Prozessors 5 und an den Eingang des Diskriminators 4, in dem eine Differenz zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden Wert des zu analysierenden Parameters berechnet wird.A signal corresponding to the digital value of the selected parameter reaches the input 8 of the processor 5 and the input of the discriminator 4, in which a difference between the current and the previous value of the parameter to be analyzed is calculated.

Das Ausgangssignal vom Diskriminator 4 gelangt an den Eingang des Prozessors 5. Faktisch treten als Eingangssignale für den Prozessor 5 das Eingangssignal und das Differenzsignal auf, das mit der zeitlichen Ableitung eines Referenzsignals korreliert ist.The output signal from the discriminator 4 arrives at the input of the processor 5. In fact, the input signal and the difference signal appear as input signals for the processor 5, which is correlated with the time derivative of a reference signal.

Nach einer Abhängigkeit, die durch den Block 6 zur Umwandlungsprogramm-Vorgabe formiert wird, wandelt der Prozessor 5 zwei Eingangssignale in ein Ausgangssignal um, mit anderen Worten kommt die Umwandlung der Phasenebene des zu diagnostizierenden Objekts gemäß einer im Block 6 aufgezeichneten vorgegebenen Funktion zustande. Die konkrete Art dieser Funktion wird durch eine Vielzahl von Faktoren bestimmt, nämlich solchen wie die Besonderheiten des zu kontrollierenden Objekts, die Besonderheiten der Phasenebene der Einrichtung, die Besonderheiten der Betriebsbeschränkungen, deren Parameter einer Streuung ausgesetzt sind. So z.B. arbeitet ein Flugtriebwerk in einem Lufttemperaturbereich von plus 60 bis minus 60^oC, einem Höhenbereich von 0 bis 20000 m, einem Triebwerkdrehzahlbereich von 0 bis 10,5 Tsd. U/min und so weiter.After a dependency, which is formed by block 6 for the conversion program specification, processor 5 converts two input signals into one output signal, in other words the conversion of the phase level of the object to be diagnosed takes place according to a predetermined function recorded in block 6. The specific nature of this function is determined by a large number of factors, namely those such as the special features of the object to be checked, the special features of the phase level of the facility, the special features of the operating restrictions, the parameters of which are subject to variation. For example, an aircraft engine operates in an air temperature range from plus 60 to minus 60 ^o C, an altitude range from 0 to 20,000 m, an engine speed range from 0 to 10.5 thousand rpm and so on.

Auf der Grundlage einer empirischen Auswahl bestimmt man eine konkrete Art der Funktion, die eine maximale Wiederholbarkeit und Empfindlichkeit von zu diagnostizierenden funktionellen Merkmalen gewährleistet, welche im Sichtbarmacbungsblock 12 wiedergegeben werden.On the basis of an empirical selection, a specific type of function is determined which ensures maximum repeatability and sensitivity of the functional features to be diagnosed, which are reproduced in the visualization block 12.

Ein Signal, das dem durch den Prozessor 5 berechneten Parameterwert entspricht, gelangt in einen Digital-Analog-Wandler 2, während in die anderen Digital-Analog-Wandler 2 Signale aus dem Speicherblock 1 in der (nicht umgewandelten) Ausgangsform gelangen.A signal which corresponds to the parameter value calculated by the processor 5 enters a digital-to-analog converter 2, while signals from the memory block 1 in the (not converted) output form reach the other digital-to-analog converters 2.

In allen Digital-Analog-Wandlern 2 werden Ziffernsignale in durchlaufende Linien umgewandelt und den Blöcken 10 zugeführt, die flächenhafte Figuren (Gebilde) formieren.In all digital-to-analog converters 2, digit signals are converted into continuous lines and fed to blocks 10, which form areal figures (structures).

Bei optimaler Vorgabe des Umwandlungsgesetzes wird die im Block 10 formierte flache Kontur nach den Formkennzeichen bedeutend empfindlicher gegen stabile Zustandsänderungen des zu diagnostizierenden Objekts, wodurch die im Block 11 formierten räumlichen Zustandsdiagramme gegen Frühzeichen von Störungen des zu untersuchenden Objektes empfindlicher sind.If the conversion law is optimally specified, the flat contour formed in block 10 after the shape indicators becomes significantly more sensitive to stable changes in the state of the object to be diagnosed, as a result of which the spatial state diagrams formed in block 11 are more sensitive to early signs of disturbances in the object to be examined.

Ein im Sichtbarmachungsblock 12 (auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts) erhaltenes räumliches Zustandsdiagramm ist das Objekt des nachfolgenden visuellen Erkennens durch die Bedienungsperson 13, die auf Grund einer Vergleichung des zu analysierenden Bildes mit den genormten Bildern des störungsfreien und des gestörten Zustandes eine Entscheidung über die Art der Störung und den Grad ihrer Entwicklung trifft.A spatial state diagram obtained in the visualization block 12 (on the screen of the display device) is the object of the subsequent visual recognition by the operator 13, who, on the basis of a comparison of the image to be analyzed with the standardized images of the fault-free and the faulty state, makes a decision about the type the disorder and the degree of its development.

Dadurch, daß die erfindungsgemäße Einrichtung eine stabile Wiederholbarkeit von Untersuchungsergebnissen (bei unverändertem Zustand des Objekts) gewährleistet, wird es möglich, auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts völlig identische diagnostische Figuren zu beobachten. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung für Diagnosezwecke und Erzielung von stabilen Resultaten lassen sich zusätzliche Messungen (Kontrollmessungen) ausschließen, denn die identischen Gebilde auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts zeugen von der Unveränderlichkeit des Objektzustandes. Die Einführung des Konvertierungsblocks 3 in die Einrichtung hat das Auflösungsvermögen der beanspruchten Einrichtung im Vergleich mit den bekannten technischen Lösungen ähnlicher Zweckbestimmung erhöht und die Empfundlichkeit gegen Frühzeichen von Störungen des zu untersuchenden Objekts um das 7- bis 30fache gesteigert; während also eine bekannte Einrichtung beispielsweise fünf Zustände des zu untersuchenden Objekts erkennt, ist die erfindungsgemäße Einrichtung imstande, im Mittel 30 bis 50 ähnliche Zustände zu erkennen, was es gestattet, von der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung wie von einer "Einrichtung zur Verstärkung der Information" zu sprechen.Characterized in that the inventive device a stable repeatability of test results (with unchanged Condition of the object), it is possible to observe completely identical diagnostic figures on the screen of the display device. By using the device according to the invention for diagnostic purposes and achieving stable results, additional measurements (control measurements) can be excluded because the identical structures on the screen of the display device testify to the unchangeability of the object state. The introduction of the conversion block 3 into the device has increased the resolving power of the claimed device compared to the known technical solutions for a similar purpose and has increased the sensitivity to early signs of malfunctions of the object to be examined by 7 to 30 times; Thus, while a known device recognizes, for example, five states of the object to be examined, the device according to the invention is able to recognize on average 30 to 50 similar states, which allows the device proposed according to the invention to be referred to as a "device for amplifying the information" speak.

Die Durchführung der Diagnostizierung des Zustandes eines Objekts im Laufe der ganzen Zeit seines Funktionierens und nicht in von vornherein vereinbarten Übergangszuständen erhöht ebenfalls die Empfindlichkeit der beanspruchten Einrichtung und befähigt sie zur Diagnostik von praktisch beliebigen Objekten, die mit einem elektronischen Überwachungssystem versehen sind.Carrying out the diagnosis of the condition of an object over the course of its functioning and not in transition states which have been agreed in advance also increases the sensitivity of the claimed device and enables it to diagnose practically any object which is provided with an electronic monitoring system.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ersetzt nicht strukturmäßige Kontrollsysteme, sondern ist deren funktionelle Ergänzung, die zum sicheren Nachweis des Beginns einer Änderung des technischen Zustandes und zur Prognose einer Evolution dieser Änderung bestimmt ist. Infolge einer hohen Zuverlässigkeit diagnostischer Signale erlaubt dabei die Einrichtung, die Zeit für die Prozedur der Auswertung falscher Diagnosemitteilungen der Systeme Wesentlich zu verkürzen und in einer Ausgangsgruppe von Ziffern diagnostische Signale zu sehen, die für andere Einrichtungen zur Instrumentalkontrolle verdeckt sind.The device according to the invention does not replace structural Control systems, but is their functional addition, which is intended for the reliable detection of the beginning of a change in the technical state and for the prognosis of an evolution of this change. As a result of the high reliability of diagnostic signals, the device allows the time for the procedure for evaluating incorrect diagnostic messages from the systems to be significantly shortened and diagnostic signals to be seen in an output group of digits which are concealed from other devices for instrument control.

Zum besseren Verständnis der Vorteile der vorliegenden Erfindung werden konkrete Beispiele angeführt, wo als Objekte der Diagnostizierung Zweikreis-Turbinenluftstrahltriebwerke von Luftfahrzeugen Nr. 49 und Nr. 33 auftraten.For a better understanding of the advantages of the present invention, specific examples are given where, as objects of diagnosis, two-circuit turbine air jet engines of aircraft No. 49 and No. 33 appeared.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wurde auf der Basis von PERM 1BM-AT realisiert. Die erste PERM wurde mittels einer Anschlußeinheit mit dem Bord-Flugdatenspeicher verbunden. Die Anschlußeinheit enthielt eine Standardschnittstelle für die Datenübertragung in die PERM und einen Prozessor, der die Umwandlung von Ziffernsignalen nach einem vorgegebenen Gesetz besorgte. In die PERM wurden Daten von vier Flügen eingegeben, die am 11.04.91, 12.04.91, 14.04.91 und 15.04.91 mit dem Flugzeug Nr. 49 ausgeführt wurden, sowie Daten von vier Flügen des Flugzeugs Nr. 33, die am 20.03.92, 28.03.92, 30.03.92 und 31.03.92 stattfanden. Die Konturen flächenhafter Bilder wurden aus den Werten von drei Parametern formiert: dem Momentan-Kraftstoffverbrauch, der Hochdruckrotor-Drehzahl und der Niederdruckrotor-Drehzahl. Und die Sichtbarmachung der Diagnosedaten erfolgte auf dem Bildschirm des Anzeigegeräts in Form von räumlichen Zustandsdiagrammen.The device according to the invention was implemented on the basis of PERM 1BM-AT. The first PERM was connected to the on-board flight data memory by means of a connection unit. The connection unit contained a standard interface for data transmission into the PERM and a processor, which provided the conversion of digit signals according to a given law. Data from four flights entered on April 11, 1991, April 12, 1991, April 14, 1991 and April 15, 1991 were entered into the PERM, as well as data from four flights of aircraft No. 33, which were operated on March 20 .92, 28.03.92, 30.03.92 and 31.03.92 took place. The contours of areal images were formed from the values of three parameters: the instantaneous fuel consumption, the high-pressure rotor speed and the low-pressure rotor speed. And the visualization the diagnostic data was carried out on the screen of the display device in the form of spatial state diagrams.

In Fig. 2 sind Zustandsdiagramme des linken Triebwerks des Luftfahrzeugs Nr. 49 (obere Reihe) und des rechten Triebwerks (untere Reihe) dargestellt.2 shows state diagrams of the left engine of aircraft No. 49 (upper row) and the right engine (lower row).

Fig. 3 veranschaulicht ähnliche Zustandsdiagramme des Flugzeugs Nr. 33, das störungsfrei war. Aus der Vergleichung der Diagramme in Fig. 2 und Fig. 3 folgt, daß das rechte Triebwerk des Flugzeuges Nr. 49 zwei verdeckte Störungen aufweist: innere Kraftstoffleckage im Kraftstoffzuführsystem und Störung der Regelung des Rotordrehzahl-Steuersystems, die als starke Formänderung der Diagramme des rechten Triebwerks des Flugzeuges Nr. 49 im Vergleich mit ebensolchen Diagrammen des störungsfreien Flugzeuges Nr. 33 (Fig. 3) in Erscheinung treten.Figure 3 illustrates similar state diagrams of aircraft # 33, which was undisturbed. From the comparison of the diagrams in Fig. 2 and Fig. 3 it follows that the right engine of the aircraft No. 49 has two hidden faults: internal fuel leakage in the fuel supply system and malfunction of the control of the rotor speed control system, which is a major change in shape of the diagram of the right Engine of aircraft No. 49 appear in comparison with such diagrams of trouble-free aircraft No. 33 (FIG. 3).

Das linke Triebwerk des Flugzeuges Nr. 49 weist gleichfalls einen verdeckten Defekt in Form einer Störung der Regelung des automatischen Flugleitsystems auf. Entsprechende Diagrammdeformationen sind in Fig. 2 im Vergleich mit den in Fig. 3 wiedergegebenen Diagrammen ersichtlich.The left engine of the aircraft No. 49 also has a hidden defect in the form of a fault in the regulation of the automatic flight control system. Corresponding diagram deformations can be seen in FIG. 2 in comparison with the diagrams shown in FIG. 3.

In den dargestellten Kopien des Bildschirms des Anzeigegeräts (Fig. 3) sind Diagramme des störungsfreien rechten und des störungsfreien linken Triebwerks des Flugzeuges Nr. 33 sichtbar gemacht.Diagrams of the trouble-free right and trouble-free left engine of aircraft No. 33 are made visible in the illustrated copies of the screen of the display device (FIG. 3).

Es ist kennzeichnend, daß in der Fig. 4, die die mit Hilfe der bekannten Einrichtung (SU, A, 1617317) erhaltenen Zustandsdiagramme desselben Flugzeuges Nr. 49 darstellt, die vorstehend angegebenen Störungen nicht zu vermerken waren, so daß man schlußfolgern konnte, daß das Luftfahrzeug "störungsfrei" war. Zudem sind die mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung aufgedeckten Störungen für die Erkennung durch die Systeme der strukturmäßigen Bord- und bodengebundenen Kontrolle völlig unzugänglich.It is characteristic that in FIG. 4, which shows the state diagrams of the same aircraft No. 49 obtained with the known device (SU, A, 1617317), the disturbances indicated above were not to be noted, so that it could be concluded that the aircraft was "trouble free". In addition, the faults uncovered by means of the device according to the invention are completely inaccessible for detection by the systems of structural on-board and ground-based control.

Aus einer Analyse der Zustandsdiagramme des Flugzeuges Nr. 49 (Fig. 2) geht hervor, daß eine Zunahme der Abweichungen im Hinblick auf die bemerkten Defekte nicht zu verzeichnen ist. Daher kann man hinsichtlich des genannten Luftfahrzeuges Nr. 49 eine Prognose stellen, daß das Flugzeug im nächstfolgenden Flug (ohne Beseitigung der bemerkten Defekte) denselben Zustand vorerst beibehalten wird.An analysis of the state diagrams of aircraft No. 49 (FIG. 2) shows that there has been no increase in the deviations with regard to the defects observed. It is therefore possible to make a prognosis with regard to the aircraft No. 49 mentioned that the aircraft will initially remain in the same state in the next flight (without the defects identified having been eliminated).

Aus dem Obendargelegten kann man schließen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung ein System der Frühdiagnostik und Prognostizierung des Zustandes praktisch aller Arten von Objekten darstellt, die ein Überwachungssystem besitzen.From the above it can be concluded that the device according to the invention represents a system of early diagnosis and prediction of the state of practically all types of objects which have a monitoring system.

Claims

Device for diagnosing the state of an object, which has an electronic system for monitoring function parameters, comprising a memory block (1) in which information about discrete digital values of function parameters of the object coming from the monitoring system is contained, digital-analog converter (2 ), which are electrically connected to the memory block (1) and are connected to blocks (10) for forming areal contour figures, which are connected to a block (11) for forming spatial combinations of areal contour figures to which an input of a visualization block (11) is connected, the other input of which is connected to the user interface (14) of the visualization block (11), characterized in that it contains at least one conversion block (3) for small digital values of functional parameters of the object, which has its input to an output of the memory block ( 1) and be with em output is connected to the input of a corresponding digital-to-analog converter (2).

Device according to claim 1, characterized in that the conversion block (3) for small digital values of function parameters comprises a discriminator (4), a processor (5), the first input (7) of which is at the output of the discriminator (4), while the second Input (8) receives a signal from the corresponding output of the memory block (1), and contains a block (6) for the conversion program specification, which is connected to the third input (9) of the processor (5).