RU2099766C1 - Method for functional diagnostics of linear control systems - Google Patents

Method for functional diagnostics of linear control systems Download PDF

Info

Publication number
RU2099766C1
RU2099766C1 RU93012586A RU93012586A RU2099766C1 RU 2099766 C1 RU2099766 C1 RU 2099766C1 RU 93012586 A RU93012586 A RU 93012586A RU 93012586 A RU93012586 A RU 93012586A RU 2099766 C1 RU2099766 C1 RU 2099766C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
integrators
coefficients
inputs
input
fed
Prior art date
Application number
RU93012586A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93012586A (en
Inventor
С.В. Шалобанов
А.В. Кочетов
В.В. Воронин
Т.А. Корешкова
Original Assignee
Хабаровский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хабаровский государственный технический университет filed Critical Хабаровский государственный технический университет
Priority to RU93012586A priority Critical patent/RU2099766C1/en
Publication of RU93012586A publication Critical patent/RU93012586A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2099766C1 publication Critical patent/RU2099766C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: automatics, possibly testing and fault detection of linear automatic control systems. SUBSTANCE: method is realized with use of dynamic model of tested system. Method comprises steps of multiply summing and integrating input and output signals of linear units. Output signals of said model are used for testing operating efficiency of the whole system by means of comparing current values with preset threshold value. EFFECT: enhanced reliability of diagnostics. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики и может найти применение в системах контроля и поиска неисправностей линейных систем автоматического управления. The invention relates to the field of automation and can find application in monitoring systems and troubleshooting of linear automatic control systems.

Известен способ диагностирования линейных динамических объектов, поиск неисправностей по которому осуществляется в предположении, что в объекте могут иметь место только одиночные неисправности (авторское свидетельство СССР N 1462254, кл. G 05 D 23/02, 1987). Появление кратных дефектов может приводить при реализации данного способа к ошибкам диагностирования. There is a known method for diagnosing linear dynamic objects, the troubleshooting of which is carried out under the assumption that only single faults can occur in the object (USSR author's certificate N 1462254, class G 05 D 23/02, 1987). The occurrence of multiple defects can lead to diagnostic errors during the implementation of this method.

Наиболее близким к предлагаемому способу техническим решением является способ диагностирования линейных динамических объектов (А. с. СССР N 1300419, кл. G 05 B 23/02, 1987), основанный на использовании контрольного соотношения следующего вида:

Figure 00000002

где aki, bki коэффициенты передаточной функции 1-го динамического элемента, входящего в диагностируемую систему, вид передаточной функции которого принимается:
Figure 00000003

k максимальный порядок передаточной функции; γ параметр, характеризующий инерционные свойства контрольного устройства; mi - коэффициенты, определяющие вклад каждого звена в контрольное соотношение.Closest to the proposed method, the technical solution is a method for diagnosing linear dynamic objects (A. s. USSR N 1300419, class G 05 B 23/02, 1987), based on the use of a control ratio of the following form:
Figure 00000002

where a ki , b ki are the coefficients of the transfer function of the 1st dynamic element included in the diagnosed system, the form of the transfer function of which is taken:
Figure 00000003

k maximum transfer function order; γ parameter characterizing the inertial properties of the control device; m i are the coefficients that determine the contribution of each link to the control ratio.

Применение способа ограничено рассмотрением неисправностей, искажающих один из коэффициентов всей совокупности контролируемых динамических элементов. Однако реальный конструктивный дефект элемента в подавляющем большинстве случаев приводит к одновременному изменению значений нескольких коэффициентов передаточной функции (например, изменение сопротивления изоляции конденсатора ПИ-регулятора приводит к одновременному изменению коэффициента усиления и постоянной времени). Поэтому при отклонении от номинала нескольких коэффициентов возможны ошибки в определении места дефекта. The application of the method is limited to considering malfunctions that distort one of the coefficients of the entire set of controlled dynamic elements. However, the real structural defect of the element in the vast majority of cases leads to a simultaneous change in the values of several coefficients of the transfer function (for example, a change in the insulation resistance of the PI controller capacitor leads to a simultaneous change in the gain and time constant). Therefore, when deviating from the nominal value of several coefficients, errors in determining the location of the defect are possible.

Реализация для контроля работоспособности соотношения (1) может привести к выводу, что система работоспособна, когда в ней возникают кратные дефекты. Покажем это на примере. Рассмотрим структурную схему системы, представленную на фиг. 1. Implementation of the relation (1) for monitoring the operability can lead to the conclusion that the system is operable when multiple defects occur in it. We show this by example. Consider the structural diagram of the system shown in FIG. one.

Пусть контролируются все три звена с передаточными функциями a1, a2, a3 (безынерционные звенья). В этом случае необходимо контролировать сигналы e x1, x2, x3. Пусть номинальные значения параметров a1 a2 a3 1. Передаточная функция замкнутой системы

Figure 00000004

Применим контрольное соотношение вида (1), для простоты примем, что контрольное устройство безынерционно ( γ 0):
D = (x1-ε•a1)+(x2-x1•a2)+(x3-a3x1) (2)
Определим реальные сигналы для этого случая:
Figure 00000005

где g значение входного сигнала.Let all three links with transfer functions a 1 , a 2 , a 3 (inertialess links) be controlled. In this case, it is necessary to control the signals ex 1 , x 2 , x 3 . Let the nominal values of the parameters a 1 a 2 a 3 1. The transfer function of a closed system
Figure 00000004

We apply the control relation of the form (1), for simplicity we assume that the control device is inertialess (γ 0):
D = (x 1 -ε • a 1 ) + (x 2 -x 1 • a 2 ) + (x 3 -a 3 x 1 ) (2)
Define real signals for this case:
Figure 00000005

where g is the value of the input signal.

Подставим полученные значения в соотношение (2):

Figure 00000006

Пусть теперь в системе возникли кратные дефекты и параметры приняли новые значения
α1= a12= a2+Δa;α3= a3-Δa.
Примем Δa 0,5. Передаточная функция замкнутой системы при наличии двух неисправностей будет иметь значение:
Figure 00000007

т. е. W3 > W3ном и система потеряла работоспособность. Определим реальные сигналы для этого случая
Figure 00000008

Подставим полученные значения сигналов в контрольное соотношение (2):
Figure 00000009

Использование контрольного соотношения вида (2) приводит к ошибке контроля. Система считается работоспособной, хотя значение передаточной функции замкнутой системы изменилось на 100%
Легко обобщить полученные результаты и на коэффициенты при ненулевых степенях P (постоянные времени). Появление пары кратных дефектов для постоянных времени также приводит к их компенсации, поскольку в сумму контрольного соотношения соответствующие им слагаемые войдут с противоположными знаками.Substitute the obtained values in relation (2):
Figure 00000006

Let now multiple defects appear in the system and the parameters take new values
α 1 = a 1 , α 2 = a 2 + Δa; α 3 = a 3 -Δa.
Take Δa 0.5. The transfer function of a closed system in the presence of two faults will matter:
Figure 00000007

i.e., W 3 > W 3nom and the system has lost working capacity. Define real signals for this case
Figure 00000008

Substitute the obtained signal values in the control relation (2):
Figure 00000009

Using a control relation of the form (2) leads to a control error. The system is considered operational, although the value of the transfer function of a closed system has changed by 100%
It is easy to generalize the results obtained to coefficients for nonzero powers of P (time constants). The appearance of a pair of multiple defects for time constants also leads to their compensation, since the corresponding terms will be included in the sum of the control relation with opposite signs.

Контрольное соотношение в известном способе вычисляется с помощью совокупности интеграторов неограниченное (а значит, длительное время). При наличии дрейфа нулей операционных усилителей и интегрировании ошибок из-за неадекватной объекту модели контрольный параметр может превысить пороговое значение в случае отсутствия дефектов. The control ratio in the known method is calculated using a set of integrators unlimited (and therefore, a long time). In the presence of a zero drift of operational amplifiers and integration of errors due to an inadequate model object, the control parameter may exceed the threshold value in the absence of defects.

Кроме того, известный способ обладает еще одним существенным недостатком, который очевиден из следующих рассуждений. In addition, the known method has another significant drawback, which is obvious from the following reasoning.

В выражении (1) примем n 1 (контроль одного звена), γ 0 (безынерционное контрольное устройство). Представим сигнал D в следующем виде:
D = Fay(t)-Fbx(t), (3)
где y(t) выходной сигнал звена;
x(t) входной сигнал звена;
Fa, Fb линейные операторы следующего вида:

Figure 00000010

При отсутствии неисправностей в звене и адекватной модели имеем
Figure 00000011

Пусть изменение технического состояния звена привело к изменению выходного сигнала y' y + Δy.In expression (1), we take n 1 (control of one link), γ 0 (inertialess control device). Imagine the signal D in the following form:
D = F a y (t) -F b x (t), (3)
where y (t) is the output signal of the link;
x (t) link input;
F a , F b linear operators of the following form:
Figure 00000010

In the absence of malfunctions in the link and an adequate model, we have
Figure 00000011

Let the change in the technical condition of the link lead to a change in the output signal y 'y + Δy.

В этом случае
Δ′ = Fay′-Fbx = Fay+FaΔy-Fbx = FaΔy.
То есть величина контрольного сигнала определяется коэффициентами диагностической модели ai и сигналом Δy который, в свою очередь, зависит от входного сигнала x. Таким образом, при одном и том же отклонении коэффициентов контролируемого звена от номинала, но для разных уровней входного сигнала значение y будет различно. Это обстоятельство затрудняет использование известного способа для функционального диагностирования. Оптимальным в этом смысле было бы такое контрольное устройство, выходной сигнал которого был бы пропорционален степени отклонения коэффициентов передаточной функции от номинала и не зависел бы от амплитуды входного сигнала.
In this case
Δ ′ = F a y′-F b x = F a y + F a Δy-F b x = F a Δy.
That is, the value of the control signal is determined by the coefficients of the diagnostic model a i and the signal Δy which, in turn, depends on the input signal x. Thus, with the same deviation of the coefficients of the monitored link from the nominal, but for different levels of the input signal, the value of y will be different. This fact makes it difficult to use the known method for functional diagnosis. In this sense, an optimal control device would be the one whose output signal would be proportional to the degree of deviation of the transfer function coefficients from the nominal value and would not depend on the amplitude of the input signal.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - расширение функциональных возможностей способа и повышение достоверности диагностирования. The technical problem to which the invention is directed is to expand the functionality of the method and increase the reliability of diagnosis.

Указанная задача решается тем, что в способе функционального диагностирования линейных систем управления, основанном на использовании динамической модели системы, многократном суммировании и интегрировании входных и выходных сигналов линейных блоков, согласно изобретению, фиксируют временной интервал диагностирования Δtg, равный длительности переходного процесса системы, временной интервал Δt, равный наибольшему времени переходного процесса по всей совокупности блоков, подают входной и выходной сигналы замкнутой системы управления на динамическую модель этой системы, сигналы с выхода модели многократно суммируют и интегрируют с нулевыми начальными условиями за время Δtg контрольный сигнал после (m + 1)-го суммирования, где m порядок системы, используют для контроля работоспособности всей системы управления путем сравнения с заранее заданным пороговым значением, перечисленные операции повторяют периодически, в случае превышения контрольным сигналом порогового значения принимают решение о наличии одного или нескольких дефектов в системе, входной и выходной сигналы каждого блока системы подают на его динамическую модель, с выхода которой поочередно суммируют и интегрируют K раз с нулевыми начальными условиями за интервал Δt, определяют для каждого блока значение контрольного сигнала и путем сравнения с пороговым значением определяют наличие дефекта в блоке. This problem is solved by the fact that in the method of functional diagnosis of linear control systems based on the use of a dynamic model of the system, multiple summing and integration of input and output signals of linear blocks, according to the invention, the diagnostic time interval Δtg equal to the duration of the system transition process, the time interval Δt equal to the longest transient time across the entire set of blocks, the input and output signals of a closed control system are supplied to the dynamic model of this system, the output signals of the model are repeatedly summed and integrated with zero initial conditions during the Δtg control signal after the (m + 1) th summation, where m is the system order, they are used to monitor the operability of the entire control system by comparing with a predetermined threshold value, the above operations are repeated periodically, if the control signal exceeds the threshold value, a decision is made about the presence of one or more defects in the system, the input and output signals each block of the system is fed to its dynamic model, from the output of which they are summed and integrated K times with zero initial conditions for the interval Δt, the control signal value is determined for each block and the presence of a defect in the block is determined by comparison with the threshold value.

Предлагается новая совокупность действий для решения поставленной задачи расширение функциональных возможностей способа и повышение достоверности диагностирования:
1. Определяют номинальные значения коэффициентов передаточной функции замкнутой системы автоматического управления αi, βi и коэффициенты передаточных функций входящих в систему блоков aij, bij.
A new set of actions is proposed to solve the problem, expanding the functionality of the method and increasing the reliability of diagnosis:
1. Determine the nominal values of the transfer coefficients of the closed-loop automatic control system α i , β i and the transfer coefficients of the blocks included in the system a ij , b ij .

2. Определяют длительность переходного процесса системы tn.2. Determine the duration of the transient system t n .

3. С целью исключения влияния дрейфа нуля операционных усилителей интеграторов проверку работоспособности производят периодически с предварительной установкой нулевых начальных условий интеграторов. Время включения интеграторов (длительность вычисления Δ) устанавливают равным длительности переходного процесса tn, что позволяет учесть все особенности динамики контролируемой системы.3. In order to exclude the influence of zero drift of the operational amplifiers of the integrators, the performance check is carried out periodically with the preliminary setting of zero initial conditions of the integrators. The turn-on time of the integrators (calculation duration Δ) is set equal to the duration of the transient process t n , which allows you to take into account all the features of the dynamics of the controlled system.

4. Контрольный сигнал D получают путем реализации на интегро-сумматорах соотношения

Figure 00000012

где Fa, Fb операторы, определяемые выражениями (4).4. The control signal D is obtained by implementing the ratio on the integro-adders
Figure 00000012

where F a , F b are the operators defined by expressions (4).

В выражении (5) в числителе записано контрольное соотношение, используемое в известном способе, а знаменатель может быть представлен в другом виде:

Figure 00000013

где Y0(t) значение выходного сигнала при отсутствии неисправностей (поскольку FaY0(t)≡ Fb•X(t). Подставляя в (6) и учитывая тождество, получим:
Figure 00000014

Таким образом, контрольное соотношение (5) представляет собой относительное интегральное изменение выходного сигнала звена, которое уже не зависит от амплитуды входного сигнала, а определяется степенью изменения технического состояния.In the expression (5) in the numerator is written the control ratio used in the known method, and the denominator can be represented in another form:
Figure 00000013

where Y 0 (t) is the value of the output signal in the absence of faults (since F a Y 0 (t) ≡ F b • X (t). Substituting in (6) and taking into account the identity, we obtain:
Figure 00000014

Thus, the control relation (5) represents the relative integral change in the output signal of the link, which no longer depends on the amplitude of the input signal, but is determined by the degree of change in the technical condition.

Реализация контрольного соотношения представлена на фиг. 2, где 1 - контролируемый блок; 2, 3 блоки, содержащие интегро-сумматоры, реализующие соотношения (4), 4 делительное устройство. На фиг. 3, 4 показана реализация блоков 2 и 3 соответственно. The implementation of the control ratio is shown in FIG. 2, where 1 is a controlled unit; 2, 3 blocks containing integro-adders that implement relations (4), 4 dividing device. In FIG. 3, 4 show the implementation of blocks 2 and 3, respectively.

5. Поиск неисправностей начинают только в том случае, когда значение сигнала Δ по модулю превысило предварительно установленное пороговое значение Dmax
6. Поиск неисправностей осуществляют путем поочередного определения контрольных сигналов Δi для каждого из звеньев, входящих в систему:

Figure 00000015

где n число контролируемых динамических элементов.5. The troubleshooting start only when the value of the signal Δ modulo exceeded the preset threshold value D max
6. Troubleshooting is carried out by alternately determining the control signals Δ i for each of the links included in the system:
Figure 00000015

where n is the number of controlled dynamic elements.

При превышении Δi порогового значения Δmax считают 1-й элемент неисправным.If Δ i exceeds the threshold value Δ max , the 1st element is considered faulty.

7. Время определения контрольного соотношения (время интегрирования) устанавливают равным наибольшей длительности переходного процесса по всей совокупности динамических элементов. 7. The time for determining the control relation (integration time) is set equal to the greatest duration of the transient process over the entire set of dynamic elements.

Реализация указанной последовательности действий позволяет определять неисправности произвольной кратности и лучше учитывает особенности проявления дефектов отдельных блоков (при одновременном изменении коэффициентов). Периодичность контроля позволяет устранить накопление погрешностей аналоговыми устройствами схемы контроля. The implementation of this sequence of actions allows us to determine malfunctions of arbitrary multiplicity and better takes into account the peculiarities of the manifestation of defects of individual blocks (with a simultaneous change in the coefficients). The frequency of control eliminates the accumulation of errors by analog devices of the control circuit.

Сравнение изложенной выше совокупности действий (1 7) над объектом диагностирования с прототипом приводит к выводу, что все 7 операций по отдельности, а значит, тем более и их совокупность, отсутствуют в прототипе и в известном уровне техники. Comparison of the above set of actions (1 7) on the object of diagnosis with the prototype leads to the conclusion that all 7 operations separately, and therefore, especially their combination, are absent in the prototype and in the prior art.

Способ функционального диагностирования осуществляют следующим образом. The method of functional diagnosis is as follows.

Рассмотрим объект диагностирования со структурной схемой, представленной на фиг. 1. Пусть a1ном a2ном a3ном 1. Номинальное значение передаточной функции замкнутой системы:

Figure 00000016

При контроле работоспособности системы периодически контролируются сигналы g и x2 системы, вычисляется контрольное соотношение вида
Δ = (0,5g-x2)/0,5g. и сравнивается с заранее установленным пороговым значением Δmax Примем Δmax= 0,1
Рассмотрим теперь появление в системе кратных дефектов
α1= a1ном2= a2ном+Δa;α3= a3ном-Δa,Δa = 0,5
Этот случай был проанализирован ранее применительно к прототипу. Передаточная функция замкнутой системы при наличии дефектов будет иметь значение
Figure 00000017

Реально контролируемый сигнал в этом случае будет иметь значение:
Figure 00000018

Подставим эту величину в контрольное соотношение и получим:
Δ = (0,5g-g)/0,5g>Δmax
Поскольку
Figure 00000019
выносим решение о наличии одного или нескольких дефектов в системе и приступаем к их поиску. Для этого контролируем сигналы ε x1, x2, x3 и подставляем их в соответствующие контрольные соотношения. Реально контролируемые сигналы будут иметь значения:
Figure 00000020

Подставим полученные значения сигналов в соответствующие контрольные соотношения:
Figure 00000021

Сравнивая с пороговым значением Δmax выносим решение о наличии неисправностей в блоках 2 и 3.Consider a diagnostic object with a block diagram shown in FIG. 1. Let a 1nom a 2nom a 3nom 1. The nominal value of the transfer function of a closed system:
Figure 00000016

When monitoring the health of the system, the signals g and x 2 of the system are periodically monitored, a control relation of the form is calculated
Δ = (0.5g-x 2 ) / 0.5g. and compared with a predetermined threshold value Δ max Take Δ max = 0.1
We now consider the appearance of multiple defects in the system
α 1 = a 1nom ; α 2 = a 2nom + Δa; α 3 = a 3nom -Δa, Δa = 0.5
This case has been analyzed previously in relation to the prototype. The transfer function of a closed system in the presence of defects will matter
Figure 00000017

A really controlled signal in this case will matter:
Figure 00000018

Substitute this value in the control ratio and get:
Δ = (0.5g-g) / 0.5g> Δ max
Because the
Figure 00000019
we make a decision on the presence of one or more defects in the system and proceed to their search. To do this, we control the signals ε x 1 , x 2 , x 3 and substitute them in the corresponding control ratios. Actually controlled signals will have the following meanings:
Figure 00000020

Substitute the obtained signal values in the corresponding control ratios:
Figure 00000021

Comparing with the threshold value Δ max we make a decision on the presence of malfunctions in blocks 2 and 3.

Отметим, что значения Δ2 и Δ3 при наличии дефектов не зависят от уровня входного сигнала и определяются степенью отклонения коэффициента от номинала.Note that the values of Δ 2 and Δ 3 in the presence of defects do not depend on the level of the input signal and are determined by the degree of deviation of the coefficient from the nominal.

На фиг. 5 представлены результаты моделирования на ПЭВМ диагностирования объекта, описываемого колебательным звеном с передаточной функцией вида

Figure 00000022

а в качестве дефекта рассматривалось отклонение постоянной времени T1 на 100 и 200% На графике по оси абсцисс показана амплитуда входного сигнала, а по оси ординат: Δ1 максимальное на интервале моделирования значение контрольного сигнала при диагностировании по прототипу; Δ2 максимальное значение контрольного сигнала при диагностировании по предлагаемому способу. Графики иллюстрируют достоинство предлагаемого способа независимость контрольного сигнала от амплитуды входного сигнала. Зависимости
Figure 00000023
соответствуют отклонению T1 на 100% зависимости
Figure 00000024
- отклонению T1 на 200% Таким образом, максимальное значение контрольного сигнала, полученного по предлагаемому способу, не зависит от амплитуды входного сигнала и пропорционально степени отклонения параметра передаточной функции от номинального значения.In FIG. 5 presents the results of simulation on a PC of diagnosing an object described by an oscillating link with a transfer function of the form
Figure 00000022

and as a defect, the deviation of the time constant T 1 by 100 and 200% was considered. The graph on the abscissa shows the amplitude of the input signal, and on the ordinate: Δ 1 the maximum value of the control signal in the simulation interval when diagnosing by prototype; Δ 2 the maximum value of the control signal when diagnosing the proposed method. The graphs illustrate the advantage of the proposed method, the independence of the control signal from the amplitude of the input signal. Dependencies
Figure 00000023
correspond to the deviation T 1 100% dependence
Figure 00000024
- deviation of T 1 by 200% Thus, the maximum value of the control signal obtained by the proposed method does not depend on the amplitude of the input signal and is proportional to the degree of deviation of the parameter of the transfer function from the nominal value.

Claims (1)

Способ функционального диагностирования линейных систем управления, основанный на использовании номинальных коэффициентов aij, bij передаточных функций линейных блоков системы, многократном суммировании и интегрировании входных и выходных сигналов линейных блоков, отличающийся тем, что фиксируют временной интервал диагностирования Δtg, равный длительности переходного процесса системы, временной интервал диагностирования линейных блоков Δt, равный наибольшему времени переходного процесса по всей совокупности блоков, порядки числителя Ki и знаменателя ni передаточных функций блоков и всей системы, предварительно определяют номинальные коэффициенты передаточной функции всей системы bi, ai как коэффициенты передач интеграторов двух интегросуммирующих блоков, для чего входной сигнал всей системы одновременно подают на первые входы последних K интеграторов первого интегросуммирующего блока, где K порядок числителя передаточной функции всей системы, в качестве коэффициентов передач интеграторов предварительно устанавливаются начальные приближения коэффициентов числителя передаточной функции всей системы, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора суммируют с входным сигналом замкнутой системы путем подачи его на второй вход сумматора с начальным приближением коэффициента bk, выходной сигнал всей системы одновременно подают на первые входы последних n интеграторов второго интегросуммирующего блока, где n порядок знаменателя передаточной функции всей системы, в качестве коэффициентов передач интеграторов предварительно устанавливаются начальные приближения коэффициентов знаменателя передаточной функции всей системы, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора подают на первый вход сумматора, на второй вход которого с коэффициентом передачи, равным начальному приближению an, подают выходной сигнал системы, выходные сигналы двух сумматоров подают на входы элемента сравнения, многократно запуская интеграторы с нулевыми начальными условиями на время Δtg, изменяют коэффициенты передач интеграторов и вторых входов двух сумматоров, добиваясь минимального по модулю значения на выходе элемента сравнения, после чего фиксируют коэффициенты передач интеграторов как номинальные значения коэффициентов передаточной функции всей системы, переходят к определению номинальных коэффициентов передаточных функций отдельных линейных блоков, для чего входной сигнал i-го блока одновременно подают на первые входы последних Ki интеграторов первого интегросуммирующего блока, где Ki порядок числителя передаточной функции блока, в качестве коэффициентов передач интеграторов предварительно устанавливаются начальные приближения коэффициентов числителя передаточной функции i-го блока, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора суммируют с входным сигналом i-го блока, подаваемым на второй вход сумматора с начальным приближением коэффициента biKi, выходной сигнал i-го блока одновременно подают на первые входы последних ni интеграторов второго интегросуммирующего блока, где ni порядок знаменателя передаточной функции i-го блока, в качестве коэффициентов передач интеграторов предварительно устанавливают начальные приближения коэффициентов знаменателя передаточной функции i-го блока, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора подают на первый вход сумматора, на второй вход которого с коэффициентом передачи, равным начальному приближению aini, подают выходной сигнал i-го блока, выходные сигналы двух сумматоров подают на входы элемента сравнения, многократно запуская интеграторы с нулевыми начальными условиями на время Δt, изменяют коэффициенты передач интеграторов и вторых входов двух сумматоров, добиваясь минимального по модулю значения сигнала на выходе элемента сравнения, после чего фиксируют коэффициенты передач интеграторов как номинальные значения коэффициентов передаточной функции i-го блока, перечисленные операции выполняют для каждого из блоков системы, при диагностировании входной сигнал системы одновременно подают на первые входы последних K интеграторов первого интегросуммирующего блока с коэффициентами, равными коэффициентам bi числителя передаточной функции замкнутой системы, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора суммируют с входным сигналом замкнутой системы, подаваемым на второй вход сумматора с коэффициентом bk, выходной сигнал замкнутой системы одновременно подают на первые входы n интеграторов второго интегросуммирующего блока с коэффициентами ai, на вторые входы интеграторов подают выходные сигналы предыдущих интеграторов, выходной сигнал последнего интегратора подают на первый вход сумматора, на второй вход которого с коэффициентом an подают выходной сигнал, выходные сигналы двух сумматоров подают на входы элемента сравнения, сигнал с выхода элемента сравнения подают на первый вход делительного устройства, на второй вход которого подают сигнал с выхода первого сумматора, выходной сигнал Δ делительного устройства используют для контроля работоспособности всей системы путем сравнения его модуля с заранее заданным пороговым значением, перечисленные операции повторяют периодически, запуская интеграторы на время Dtg с нулевыми начальными условиями, в случае превышения контрольным сигналом порогового значения переходят к поиску неисправностей, для чего, используя входной и выходной сигналы каждого блока, поочередно определяют их техническое состояние путем реализации за время Δt определенной выше последовательности операций с использованием номинальных коэффициентов aij, bij передаточных функций.A method for the functional diagnosis of linear control systems based on the use of the nominal coefficients a i j , b i j of the transfer functions of the linear blocks of the system, the multiple summation and integration of the input and output signals of the linear blocks, characterized in that they fix the diagnostic time interval Δt g equal to the transition time the process of the system, the time interval for diagnosing linear blocks Δt, equal to the longest transient time for the entire set of blocks, orders of number the factor K i and the denominator n i of the transfer functions of the blocks and the whole system, preliminarily determine the nominal transfer coefficients of the entire system b i , a i as the gear ratios of the integrators of two integro-summing blocks, for which the input signal of the entire system is simultaneously fed to the first inputs of the last K integrators of the first integrosumming block, where K is the order of the numerator of the transfer function of the entire system, initial approximations of the coefficients are preliminarily set as gear coefficients of the integrators islitelya transfer function of the whole system, the second inputs of the integrators is fed the output signals of the preceding integrator, the output of the last integrator is summed with the input signal of a closed system by feeding it to a second input of the adder with the initial approximation coefficients b k, the output of the entire system simultaneously fed to the first inputs of the last n integrators of the second integro-summing block, where n is the order of the denominator of the transfer function of the entire system, as the gear coefficients of the integrators The initial approximations of the coefficients of the denominator of the transfer function of the entire system are established, the output signals of the previous integrators are fed to the second inputs of the integrators, the output signal of the last integrator is fed to the first input of the adder, the second input of which with the transmission coefficient equal to the initial approximation a n , the output signal of the system, outputs of the two adders fed to the inputs of the comparison element, repeatedly firing integrators with zero initial conditions at time Δt g, alter Prevalence you transfer the integrators and the second inputs of the two adders, achieving the minimum modulo value at the output of the comparison element, then fix the transfer coefficients of the integrators as the nominal values of the transfer coefficients of the entire system, go on to determine the nominal transfer coefficients of the individual linear blocks, for which the input signal i of the th block is simultaneously fed to the first inputs of the last K i integrators of the first integro-summing block, where K i is the order of the numerator of the transfer function OK, the initial approximations of the coefficients of the numerator of the transfer function of the i-th block are preliminarily set as the transfer coefficients of the integrators, the output signals of the previous integrators are fed to the second inputs of the integrators, the output signal of the last integrator is summed with the input signal of the i-th block supplied to the second input of the adder with the initial approximation coefficient b i K i, the output signal of i-th block are simultaneously fed to the first inputs the last n i integrosummiruyuschego second integrator unit, where n i procedure the denominator of the transfer function of the i-th block, the initial approximations of the coefficients of the denominator of the transfer function of the i-th block are preliminarily set as the gear coefficients of the integrators, the output signals of the previous integrators are fed to the second inputs of the integrators, the output signal of the last integrator is fed to the first input of the adder, to the second input of which with a transmission coefficient equal to the initial approximation a i n i , the output signal of the i-th block is supplied, the output signals of two adders are fed to the inputs of the comparison element I, repeatedly launching integrators with zero initial conditions for the time Δt, change the gear ratios of the integrators and second inputs of the two adders, achieving the minimum modulus of the signal at the output of the comparison element, and then fix the gear ratios of the integrators as the nominal values of the transfer function coefficients of the ith block , the above operations are performed for each of the blocks of the system, when diagnosing the input signal of the system is simultaneously fed to the first inputs of the last K integrators of the first th integrosummiruyuschego block coefficients equal coefficients b i of the numerator of the transfer function of the closed system, the second inputs of the integrators is fed the output signals of the previous integrators last integrator output signal is summed with the closed system input signal supplied to the second input of the adder with b k factor, the output signal of the closed systems simultaneously feed the first inputs of n integrators of the second integro-summing unit with coefficients a i , output signals are fed to the second inputs of integrators previous integrators, the output signal of the last integrator is fed to the first input of the adder, to the second input of which an output signal is supplied with the coefficient a n , the output signals of two adders are fed to the inputs of the comparison element, the signal from the output of the comparison element is fed to the first input of the dividing device, to the second input which serves as a signal from the output of the first adder, the output signal Δ of the dividing device is used to monitor the health of the entire system by comparing its module with a predetermined threshold value According to this, the above operations are repeated periodically, starting the integrators for a time Dt g with zero initial conditions, in the event that the control signal exceeds the threshold value, they proceed to troubleshooting, for which, using the input and output signals of each block, they determine their technical condition by implementing them over time Δt of the above-described sequence of operations using the nominal transfer coefficients a i j , b i j .
RU93012586A 1993-03-09 1993-03-09 Method for functional diagnostics of linear control systems RU2099766C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93012586A RU2099766C1 (en) 1993-03-09 1993-03-09 Method for functional diagnostics of linear control systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93012586A RU2099766C1 (en) 1993-03-09 1993-03-09 Method for functional diagnostics of linear control systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93012586A RU93012586A (en) 1996-08-27
RU2099766C1 true RU2099766C1 (en) 1997-12-20

Family

ID=20138313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93012586A RU2099766C1 (en) 1993-03-09 1993-03-09 Method for functional diagnostics of linear control systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099766C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 1300419, кл. G 05B 23/02, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6278962B1 (en) Hybrid linear-neural network process control
US9489619B2 (en) Method for the computer-assisted modeling of a technical system
US6240343B1 (en) Apparatus and method for diagnosing an engine using computer based models in combination with a neural network
US5740324A (en) Method for process system identification using neural network
CA1231447A (en) Rule based diagnostic system with dynamic alteration capability
EP1543394A1 (en) Method and device for monitoring a technical installation comprising several systems, in particular an electric power station
US20010025232A1 (en) Hybrid linear-neural network process control
KR101698385B1 (en) Method For Predicting Disorder Of Tower Crane By Using Data Mining
CN109991956B (en) Method for predicting steady-state fault of liquid rocket engine
US6480750B2 (en) Controlling system and method for operating a controlling system
RU2099766C1 (en) Method for functional diagnostics of linear control systems
Ismeal et al. DC motor identification based on Recurrent Neural Networks
Guimarãaes et al. Flow of information through an artificial neural network
Chan et al. Online fault detection and isolation of nonlinear systems
Koppen-Seliger et al. Residual evaluation for fault detection and isolation with RCE neural networks
Gan et al. Fault diagnosis of the IFAC Benchmark Problem with a model-based recurrent neural network
Ankireddi et al. Neural networks for sensor fault correction in structural control
Awad Fuzzy PID Gain Scheduling Controller for Networked Control System
JP2645017B2 (en) Plant diagnostic method and apparatus
JP2756170B2 (en) Neural network learning circuit
Jiang et al. Design of a real-time knowledge-based controller with applications in hydraulic turbine generator systems
Palma et al. Adaptive observer based fault diagnosis approach applied to a thermal plant
JPH03204003A (en) Method and device for estimated control
Goulard et al. IMPLEMENTATION OF A PARALLEL PROCESSING ARCHITECTURE IN AN INTEGRATED REMOTE MONITORING SYSTEM
JP2633378B2 (en) Self-failure occurrence / learning device