RU2658547C1 - Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала - Google Patents

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала Download PDF

Info

Publication number
RU2658547C1
RU2658547C1 RU2017115255A RU2017115255A RU2658547C1 RU 2658547 C1 RU2658547 C1 RU 2658547C1 RU 2017115255 A RU2017115255 A RU 2017115255A RU 2017115255 A RU2017115255 A RU 2017115255A RU 2658547 C1 RU2658547 C1 RU 2658547C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discrete
output signals
estimates
blocks
input signal
Prior art date
Application number
RU2017115255A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Викторович Шалобанов
Сергей Сергеевич Шалобанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный 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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет"
Priority to RU2017115255A priority Critical patent/RU2658547C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2658547C1 publication Critical patent/RU2658547C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы, подают тестовый сигнал определенным образом, определяют интегральные оценки выходных сигналов, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, определяя указанным выше способом интегральные оценки выходных сигналов, определяют отклонения выходных сигналов и интегральных оценок от номинальных значений, определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефект. Обеспечивается уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.
Известен способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала: пат. 2586859 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2015108550/08; заявл. 11.03.2015; опубл. 10.06.2016, Бюл. №16).
Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение дефектов только в непрерывной динамической системе.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала (Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала: пат. 2579543 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2014150981/28; заявл. 16.12.2014; опубл. 10.04.2016, Бюл. №10).
Недостатком этого способа являются большие вычислительные затраты, так как он предполагает вычисление отклонений выходных сигналов моделей, использующих измененную позицию входного сигнала.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала.
Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы ƒj ном(t),j=1,…,k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,T k ] (где T k =T s ⋅N) в k контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов
Figure 00000001
j=1,…,k дискретной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами
Figure 00000002
, где
Figure 00000003
, путем подачи на первые входы k блоков перемножения выходных сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал
Figure 00000002
с шагом Ts, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts, дискретное интегрирование завершают в момент времени Т к , полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов F j ном (α), j=1,…,k регистрируют, фиксируют число m рассматриваемых одиночных дефектов блоков, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек и каждой из m позиций входного сигнала, полученные в результате смены позиции входного сигнала после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают место подачи входного сигнала на выход каждого блока, подают через сумматор входной сигнал и находят дискретные интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра α и тестового сигнала x(t), полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из т моделей с различной (зафиксированной на выходах разных блоков) позицией входного сигнала
Figure 00000004
j=1,…, k; i=1,…,m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков из соотношения
Figure 00000005
замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек F j (α), j=1,…,k для параметра дискретного интегрального преобразования α, определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔF j (α)=F j (α)-F j ном (α), j=1,…,k, определяют нормированные значения деформаций интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы из соотношения
Figure 00000006
определяют диагностические признаки из соотношения
Figure 00000007
по минимуму значения диагностического признака определяют порядковый номер дефектного блока.
Таким образом, предлагаемый способ поиска неисправного блока сводится к выполнению следующих операций:
1. В качестве дискретной динамической системы рассматривают систему, например с дискретной интерполяцией нулевого порядка, с шагом дискретизации Ts, состоящую из произвольно соединенных динамических блоков, с количеством рассматриваемых одиночных дефектов блоков m.
2. Предварительно определяют время контроля Т K ≥Т ПП , где Т ПП - время переходного процесса дискретной системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.
3. Определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения
Figure 00000008
.
4. Фиксируют число контрольных точек k.
5. Предварительно определяют нормированные векторы
Figure 00000009
интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала на позицию после i-го блока каждого из m блоков для номинальных значений параметров передаточных функций блоков и определенного выше параметра α, для чего выполняют пункты 6-9.
6. Подают тестовый сигнал x(t) (единичный ступенчатый, линейно возрастающий, прямоугольный импульсный и т.д.) на вход системы управления с номинальными характеристиками. Принципиальных ограничений на вид входного тестового воздействия предлагаемый способ не предусматривает.
7. Регистрируют реакцию системы ƒ j ном (t), j=1,…,k на интервале t∈[1, N] с дискретным шагом Ts секунд на интервале наблюдения [0,T k ] (где Т k =T s ⋅N) в к контрольных точках и определяют дискретные интегральные оценки выходных сигналов
Figure 00000010
j=1,…,k системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами
Figure 00000002
, с дискретным шагом Ts секунд, где
Figure 00000011
, для чего выходные сигналы системы управления подают на первые входы k блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал
Figure 00000002
с шагом Ts секунд, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts, дискретное интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов F j ном (α), j=1,…,k регистрируют.
8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов дискретной модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают позицию входного сигнала на выход блока, подают через сумматор входной сигнал и выполняют пункты 6 и 7 для одного и того же входного сигнала x(t). Полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с перемещенной позицией входного сигнала Y ji (α), j=1,…,k; i=1,…,m регистрируют.
9. Определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов дискретной модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после соответствующих блоков по формуле:
Figure 00000012
10. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t).
11. Определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек
Figure 00000013
, j=1,…,k, осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7, применительно к контролируемой системе.
12. Определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек от номинальных значении ΔF j (α)=F j (α)-F j ном (α), j=1,…,k.
13. Вычисляют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой дискретной системы по формуле:
Figure 00000014
14. Вычисляют диагностические признаки наличия неисправного структурного блока по формуле (3).
15. По минимуму значения диагностического признака определяют дефектный блок.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефекта для дискретной системы, структурная схема которой представлена на чертеже (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).
Дискретные передаточные функции блоков:
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
номинальные значения параметров: K 1 =5; Z 1 =0.98; К 2 =0.09516; Q 2 =0.9048; К 3 =0.0198; Q 3 =0.9802. При поиске одиночного структурного дефекта в виде отклонения параметра первого блока на 10% (Q 1 =0.8), при подаче ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметра α=0.5 и Т к =10 с, при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков, путем смены позиции входного сигнала получены значения диагностических признаков по формуле (3): J 1 =0.056; J 2 =0.177; J 3 =0.090. Разность между третьим и первым диагностическим признаком может характеризовать апостериорную (практическую) различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.034.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра первого блока на 10% (Q 1 =0.8)) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J 1 =0.056; J 2 =0.177; J 3 =0.090. Различимость дефекта ΔJ=J3-J1=0.034.
Моделирование процессов поиска структурного дефекта при других случаях его проявления для данного дискретного объекта диагностирования, при том же параметре интегрального преобразования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения диагностических признаков.
При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Q 2 на 10%, дефект №2): J1=0.616; J2=0.422; J3=0.579. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J2=0.157.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра Q 2 на 10%, дефект №2) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J 1 =0.616; J 2 =0.422; J 3 =0.579. Различимость дефекта ΔJ=J 3 -J 2 =0.157.
При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Q 3 на 10%, дефект №3): J1=0.081; J2=0.156; J3=0.039. ΔJ=J1-J3=0.043.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра Q 3 на 10%, дефект №3) на основе смены позиции входного сигнала с использованием отклонений сигналов моделей со смененной позицией входного сигнала (прототип) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков: J 1 =0.081; J 2 =0.156; J 3 =0.039. Различимость дефекта ΔJ=J1-J3=0.043.
Минимальное значение диагностического признака во всех случаях правильно указывает на дефектный блок.
Приведенные результаты показывают, что фактическая различимость нахождения дефектов этим способом такая же, как в прототипе, следовательно, такая же будет и помехоустойчивость способа, однако требуемый объем вычислений диагностического признака меньше, чем в прототипе.

Claims (1)

  1. Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля TК≥TПП, используют входной сигнал на интервале [0,TК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки, полученные для вещественных значений α переменной Лапласа, фиксируют число k контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы
    Figure 00000018
    , j=1, …, k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts⋅N) в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов
    Figure 00000019
    , j=1, …, k дискретной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование выходных сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами
    Figure 00000020
    с шагом Ts секунд, где
    Figure 00000021
    , путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал
    Figure 00000022
    с шагом Ts секунд, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts секунд, дискретное интегрирование завершают в момент времени Tк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов
    Figure 00000023
    , j=1, …, k регистрируют, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате смены позиции входного сигнала после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы перемещают место подачи входного сигнала на выход каждого блока, подают через сумматор входной сигнал и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра дискретного интегрального преобразования α и входного сигнала x, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с различной (зафиксированной на выходах разных блоков) позицией входного сигнала
    Figure 00000024
    , j=1, …, k; i=1, …, m регистрируют, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1, …, k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы из соотношения
    Figure 00000025
    , определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефектный блок дискретной системы, отличающийся тем, что определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков
    Figure 00000026
    , определяют диагностические признаки из соотношения:
    Figure 00000027
    , i=1, …, m, по минимуму диагностического признака определяют дефект.
RU2017115255A 2017-04-28 2017-04-28 Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала RU2658547C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017115255A RU2658547C1 (ru) 2017-04-28 2017-04-28 Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017115255A RU2658547C1 (ru) 2017-04-28 2017-04-28 Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658547C1 true RU2658547C1 (ru) 2018-06-21

Family

ID=62713366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017115255A RU2658547C1 (ru) 2017-04-28 2017-04-28 Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658547C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721217C1 (ru) * 2019-05-27 2020-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала и анализа знаков передач

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851985A (en) * 1985-04-15 1989-07-25 Logitek, Inc. Fault diagnosis system for comparing counts of commanded operating state changes to counts of actual resultant changes
WO2002027418A2 (en) * 2000-09-25 2002-04-04 Motorwiz, Inc. Model-based machine diagnostics and prognostics using theory of noise and communications
US7319925B2 (en) * 2001-05-26 2008-01-15 Daimlerchrysler Ag Device for controlling electrical systems with a test module
RU2579543C1 (ru) * 2014-12-16 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2586859C1 (ru) * 2015-03-11 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851985A (en) * 1985-04-15 1989-07-25 Logitek, Inc. Fault diagnosis system for comparing counts of commanded operating state changes to counts of actual resultant changes
WO2002027418A2 (en) * 2000-09-25 2002-04-04 Motorwiz, Inc. Model-based machine diagnostics and prognostics using theory of noise and communications
US7319925B2 (en) * 2001-05-26 2008-01-15 Daimlerchrysler Ag Device for controlling electrical systems with a test module
RU2579543C1 (ru) * 2014-12-16 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2586859C1 (ru) * 2015-03-11 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2721217C1 (ru) * 2019-05-27 2020-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала и анализа знаков передач

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2429518C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе
RU2435189C2 (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2444774C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе
RU2541857C1 (ru) Способ поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
RU2439647C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе
RU2439648C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2450309C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе
JP2016076218A5 (ru)
RU2528135C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2613630C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
RU2586859C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2461861C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе
RU2473105C1 (ru) Способ поиска неисправностей блоков в непрерывной динамической системе
RU2658547C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2579543C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2676365C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
RU2506623C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе
RU2680928C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности
RU2453898C1 (ru) Способ поиска неисправных блоков в динамической системе
RU2464616C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе
RU2661180C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2451319C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2486568C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе
RU2662380C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2580405C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе на основе функции чувствительности

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190429