JPS62196708A

JPS62196708A - 異常診断装置

Info

Publication number: JPS62196708A
Application number: JP61038810A
Authority: JP
Inventors: Haruki Morimoto; 森本　晴喜
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-08-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］フィードバック制御されている装置の異常を診断する異
常診断装置に関する。

［従来の技術］一般にフィードバック系の異常を診断する異常診断装置
は第２図に示すように構成される。すなわち、図中１は
診断対象２に設定値を送る設定器である。診断対象２は
設定器１の信号を入力とするフィードバック系であり、
制御器（Ｘｉ）２１、操作端（Ｘ２）２２、制御対象（
Ｘ３）２３、フィードバックセンサ２４で構成される。

上記設定器１、制御器２１．操作端２２、フィードバッ
クセンサ２４の各出力はそれぞれ観測器（ＹＯ〜Ｙ３）
３１〜３４に送られ、観測される。ここで観測された各
観測値は異常診断装置４に送られる。この異常診断装置
４はシステムレベルの異常診断部４Ｌ機器レベルの異常
診断部４２、総合診断部４３で構成される。以下、各診
断部４１〜４３の構成及び機能について説明する。尚、
設定器ｌの出力信号を観測する観測器３１は常に正しい
信号を異常診断装置４に送るものとする。

（１）　　システムレベルの異常診断部４１診断対象２
の各機器の動特性を模擬して、数式モデルによるフィー
ドバック系を構成する。つまり、４１１は制御器モデル
（Ｘｉ　″）、４１２は操作端モデル（Ｘ２　”　）　
、４１３は制御対象モデル（Ｘ３’）である。このフィ
ードバック系は入力として設定器１１の出力を観測器３
１の出力から得て、フィードバック系としての動特性を
オンライン・リアルタイムで計算する。各モデル４１１
〜４１３の出力は比較器４１４〜４１Ｇによって観測器
３２〜３４から出力されるｔＩＡ測値と比較される。そ
の結果は多数決回路４１７に送られる。比較器４１４〜
４１Ｂは比較した結果が予め定められた制限値より大き
いとき“１″を出力する。多数決回路４１７は３つの入
力のうちいずれか２つ以上が“１″のとき“１′を出力
する。すなわち、診断対象２のいずれかの機器か故障す
ると、その影響はフィードバックループを介して全ての
機器に伝わるため、正常時の挙動とは大幅にずれること
になる。この場合、比較器４１４〜４１０の出力が相次
いで“１′となる。

これを多数決回路４１７で検出することにより、診断対
象２のどこかに異常が発生したことを検出することがで
きる。多数決回路４１７の出力は総合診断部４３に送ら
れる。

（２）　　機器レベルの異常診断部４２システムレベル
の異常診断部４１で用いたちのど同等の数式モデルを用
いる。つまり、４２１は制御器モデル（Ｘｉ−）、　４
２２は操作端モデル（Ｘ２−　）、４２３は制御対象モ
デル（Ｘ：３　′）である。制御器モデル４２１は観測
器３１．３４の各出力を人力し、操作端モデル４２２及
び制御対象モデル４２３はそれぞれ観測器３２．３３の
出力を入力し、それぞれ観測値からオンライン・リアル
タイムで各機器の出力を計算する。各モデル４２１〜４
２３の出力は比較器４２４〜４２６によって観測器３２
〜３４から出力される観測値と比較される。すなわち、
診断対象２の機器に異常が発生すると、異常発生した機
器の出力が正常時から大幅にずれるので、対応する比較
器が１°を出力する。これによって、どの機器が異常な
のかを診断することができる。

各比較器４２４〜４２６の出力はそれぞれ総合診断部４
３に送られる。

（３）総合診断部４３システムレベルの異常診断部４１の多数決回路４１７の
出力を論理積回路４３１〜４３３に供給し、各論理積回
路４３１〜４３３にそれぞれ機器レベルの異常診断部４
２の各比較器４２４〜４２６の出力を供給する。そして
、各論理積回路４３１〜４３３の出力をそれぞれ第１乃
至第３の表示器４３４〜４３６に供給する。第１の表示
器４３Ｂは制御器２１の異常を表示する。第２の表示器
４３５は操作端２２の異常を表示する。第３の表示器４
３４は制御対象２３またはセンサ２４の異常を表示する
。つまり、システムレベルの診断結果として多数決回路
４１７の出力が”１”であり、機器レベルの診断結果と
して比較器４２４〜４２６のいずかが１“となれば、対
応する機器の異常を表示することができるものである。

すなわち、上記異常診断装置は、フィードバック制御さ
れている装置を構成する機器のいずれか１つが異常にな
ると、全ての構成機器の挙動が正常状態からずれること
に着目し、正常状態を数式モデルの計算結果から得て、
これと観測値との比較結果の多数決により、確かに異常
が発生していることを確認しくシステムレベルの異常診
断）、次いで各機器毎に異常の有無を調べ（機器レベル
の異常診断）、この２つの結果が合致した場合に異常箇
所を同定するものである。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記のような従来の異常診断装置では、
異常診断を行なうに当たって、オンラインφリアルタイ
ムで診断対象の数式モデルをシステムレベル及び機器レ
ベルの２度に渡って計算する必要がある。この場合、通
常電子計算機を利用するが、診断対象が大規模になると
計算機処理能力の制限が問題となる。

この発明は上記のような問題を改善するためになされた
もので、異常判断に必要な計算処理を単純化し、計算機
の処理負担を軽減することのできる異常診断装置を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］すなわち、この発明に係る異常診断装置は、フィードバ
ック制御される段数の機器の任意の出力からそれぞれ観
測値を得て、前記複数の機器の正常時の動的挙動を模擬
した複数の数式モデルを用い、これら数式モデルの各計
算結果に対して前記複数の観測値が制限値を逸脱したこ
とを検出し、予め設定される制限時間を経過した後も複
数の観測値が制限値を逸脱しているとき、最初に制限値
を逸脱した観測値に対応した機器を異常と診断すること
を特徴とするものである。

［作用］つまり、上記構成において、フィードバック制御されて
いる機器が異常になると、その異常はフィードバックル
ープを経由して各機器に伝わる。

この異常がフィードバックループを一巡する時間は一巡
伝達関数から異常伝播時間として推定できる。この異常
伝播時間を前記制限時間として予め設定し、異常発生後
に制限時間経過後、診断対象の挙動が複数の監視箇所で
正常状態からずれていることを確認し、さらに最初に正
常状態からずれた観測値を検出し、検出した観測値に対
応する機器を異常と診断する。

［実施例］以下、第１図を参照してこの発明の一実施例を詳細に説
明する。但し、第１図において第２図と同一部分には同
一符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。

第１図は第２図に示した診断対象にこの発明を適用した
場合の構成を示すもので、ここで用いる異常診断装置４
１は前記機器レベルの異常診断部４１に代わって異常箇
所検出部４４を構成している。すなわち、この異常箇所
検出部４４は、前記システムレベルの異常診断部４１の
各比較器４１４〜４１６の出力端Ａ−Ｃ及び多数決回路
４１７の出力端りをそれぞれ論理積回路４４１〜４４４
の一方の入力としている。論理積回路４４１〜４４３の
各出力端はそれぞれ記憶回路４４５〜４４７の入力端に
接続される。記憶回路４４５〜４４７の出力端はそれぞ
れ論理和回路４４８の入力端に接続される。論理和回路
４４８の出力端は否定回路４４９及びタイマ４４１０に
接続される。

否定回路４４９の出力端は論理積回路４４１〜４４３の
他方の入力端に接続される。タイマ４４１Ｏは論理積回
路４４４の他方の入力端に接続される。上記記憶回路４
４５〜４４７の各出力は総合診断部４３の論理積回路４
３１〜４３３の一方の入力端に接続され、論理積回路４
４４の出力は論理積回路４３１〜４３３の他方の入力端
に接続される。尚、タイマ４４１Ｏには診断対象２の異
常伝搬時間がセットされる。各記憶回路４４５〜４４７
は診断開始時に外部からのリセット信号によってリセッ
トされる。

上記構成において、その動作について説明する。

すなわち、診断対象２において、フィードバック制御さ
れている装置を構成する機器２１〜２４に異常が発生す
ると、その異常はフィードバックループを経由して各機
器に伝わる。この異常が構成機器を一巡する時間は、診
断対象２の装置固有の時間として、装置の一巡伝達関数
から異常伝播時間として推定できる。この異常伝播時間
とシステムレベルの異常診断部４１とを組合わせて異常
箇所の同定を行なう。

今、仮に診断対象２の操作端２２が異常になったとする
。この異常は観測器３３で観測される。その観測値は、
システムレベルの異常診断部４１において、操作端モデ
ル４１２で求めた計算値と比較器４１５で比較される。

その結果、予め定められた制限値を逸脱するため、比較
器４１５の出力は“１”となる。

一方、異常箇所検出部４４では、当初はリセット信号に
よって記憶回路４４５〜４４７がリセットされているの
で、これらの出力はと、もに“Ｏ”になっている。この
ため、論理和回路４４８の出力も“０″であり、否定回
路４４９の出力は“１”となっている。したがって、上
記比較器４１５の出力が“１”になると論理積回路４４
２の出力も“１”となる。

この値は記憶回路４４６に記憶される。記憶回路４４８
の出力が“１”になると、論理和回路４４８の出力が“
１”、否定回路４４９の出力が“Ｏ”となり、これと同
時にタイマ４４１０がオンとなる。

すなわち、操作端３２で発生した異常が他の機器に伝播
し、システムレベルの異常診断部４１の他の比較器４１
４　、４１６が比較器４１５に続いてそれぞれ“１″と
なっても、否定回路４４９の出力が“０“となっている
ので、論理積回路４４１〜４４３の出力は“０”である
。したがって、記憶回路４４６の出力のみが“１“とな
って総合診断部４３に送られる。

また上記タイマ４４１０がオンしてからセットした時間
を経過し、その出力が“１”になると、システムレベル
の異常診断部４１の多数決回路４１７の出力が“１“に
なっている場合、論理積回路４４４の出力も”１″とな
る。つまり、総合診断部４３において論理積回路４３２
の２人力がともに“１”となるので、表示器４３５によ
って操作端２２の異常が表示される。

したがって、上記構成による異常診断装置は、最初に異
常の発生した機器を識別し、異常発生から異常伝搬時間
だけ経過した後、診断対象の挙動が複数の監視箇所で正
常状態からずれていることを確認し、これらを合わせて
異常箇所を診断するようにし、わずかな論理演算回路で
異常箇所検出部を構成し、容易にかつ短時間に異常発生
機器を検出することができるので、従来のものに比して
演算処理量を極めて少なくすることができる。これによ
って計算機の演算処理能力が多少低くても充分対処する
ことができる。

［発明の効果］以上詳述したようにこの発明によれば、フィードバック
制御される複数の機器の任意の出力からそれぞれ観測値
を得て、前記複数の機器の正常時の動的挙動を模擬した
複数の数式モデルを用い、これら数式モデルの各計算結
果に対して前記段数の観測値が制限値を逸脱したことを
検出し、予め設定される制限時間を経過した後も複数の
観測値が制限値を逸脱しているとき、最初に制限値を逸
脱した観測値に対応した機器を異常と診断することによ
り、異常判断に必要な計算処理を単純化し、計算機の処
理負担を軽減することのできる異常診断装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る異常診断装置の一実施例を示す
ブロック回路構成図、第２図は従来の異常診断装置の構
成を示すブロック回路図である。１・・・設定器、２・・・制御対象、３１〜３４・・・
観測器、４・・・異常診断装置゛、４１・・・システム
レベルの異常診断部、４２・・・機器レベルの異常診断
部、４３・・・総合診断部、４４・・・異常箇所検出部
、４４１〜４４４・・・論理積回路、４４５〜４４７・
・・記憶回路、４４８・・・論理和回路、４４９・・・
否定回路、４４１Ｏ・・・タイマ。出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

フィードバック制御される複数の機器の任意の出力から
それぞれ観測値を得て、これら観測値からシステム中の
異常を診断する異常診断装置において、前記複数の機器
の正常時の動的挙動を模擬した複数の数式モデルを用い
、これら数式モデルの各計算結果に対して前記複数の観
測値が制限値を逸脱したことを検出し、予め設定される
制限時間を経過した後も複数の観測値が制限値を逸脱し
ているとき、最初に制限値を逸脱した観測値に対応した
機器を異常と診断することを特徴とする異常診断装置。