RU2740542C1 - Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности - Google Patents

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности Download PDF

Info

Publication number
RU2740542C1
RU2740542C1 RU2020120716A RU2020120716A RU2740542C1 RU 2740542 C1 RU2740542 C1 RU 2740542C1 RU 2020120716 A RU2020120716 A RU 2020120716A RU 2020120716 A RU2020120716 A RU 2020120716A RU 2740542 C1 RU2740542 C1 RU 2740542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
integration
signals
parameters
input
estimates
Prior art date
Application number
RU2020120716A
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 RU2020120716A priority Critical patent/RU2740542C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2740542C1 publication Critical patent/RU2740542C1/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 области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является улучшение помехоустойчивости способа диагностирования непрерывных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов. В заявленном способе, в частности, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы на интервале в контрольных точках, и многократно определяют одновременно интегральные оценки выходных сигналов системы для значений параметра интегрирования, для чего в момент подачи входного сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из контрольных точек с весами, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы для параметров интегрирования, определяют диагностические признаки при параметрах интегрирования, по минимуму значения диагностического признака определяют порядковый номер структурного дефекта. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.
Известен способ поиска неисправного блока в динамической системе (Способ поиска неисправного блока в динамической системе: пат. 2439648 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2010142159/08; заявл. 13.10.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1).
Недостатком этого способа является то, что он использует задание величин относительных отклонений параметров передаточных функций для моделей с пробными отклонениями.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности: пат. 2680928 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2018111888; заявл. 02.04.2018; опубл. 28.02.2019, Бюл. №7).
Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение дефектов с невысокой различимостью, так как не использует многократного интегрирования сигналов.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение помехоустойчивости способа диагностирования непрерывных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов. Это достигается путем применения многократного вычисления интегральных оценок динамических характеристик для нескольких различных значений параметра интегрирования α1, α2… αn.
Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы
Figure 00000001
Figure 00000002
на интервале
Figure 00000003
в k контрольных точках, и многократно определяют одновременно интегральные оценки выходных сигналов
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
системы для n значений параметра интегрирования
Figure 00000007
, для чего в момент подачи входного сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами
Figure 00000008
, путем подачи на первые входы k⋅n блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальные сигналы
Figure 00000009
для n блоков интегрирования, выходные сигналы k⋅n блоков перемножения подают на входы k⋅n блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Tк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
регистрируют, фиксируют число m блоков системы, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек и n параметров интегрирования, и каждой из m моделей с функциями структурной чувствительности для каждого из m блоков динамической системы, для чего соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал x(t), выходом первой модели определяют вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, находят интегральные оценки выходных сигналов системы для n параметров
Figure 00000013
и входного сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате структурной функции чувствительности каждого из соответствующих блоков для n параметров интегрирования из соотношения
Figure 00000018
замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал x(t), определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
и для n параметров интегрирования
Figure 00000022
, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования от номинальных значений
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы для и параметров интегрирования из соотношения
Figure 00000026
определяют диагностические признаки при я параметрах интегрирования из соотношения
Figure 00000027
по минимуму значения диагностического признака определяют порядковый номер структурного дефекта.
Таким образом, предлагаемый способ поиска структурного дефекта сводится к выполнению следующих операций:
1. В качестве динамической системы рассматривают систему, состоящую из произвольно соединенных динамических блоков, с количеством рассматриваемых блоков m.
2. Предварительно определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.
3. Определяют n параметров кратных 5/Tk многократного интегрирования сигналов.
4. Фиксируют число контрольных точек k.
5. Предварительно определяют нормированные векторы
Figure 00000028
интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате интегрирования функций чувствительности i-го блока каждого из m блоков для номинальных значений параметров передаточных функций блоков и n определенных выше параметров
Figure 00000029
, для чего выполняют пункты 6-10.
6. Подают входной 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
Figure 00000030
Figure 00000031
на интервале
Figure 00000032
в k контрольных точках и определяют интегральные оценки выходных сигналов
Figure 00000033
Figure 00000034
Figure 00000035
системы. Для этого в момент подачи входного сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование (при n параметрах
Figure 00000036
) сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами
Figure 00000037
, для чего сигналы системы управления подают на первые входы k⋅n блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальные сигналы
Figure 00000038
, выходные сигналы k⋅n блоков перемножения подают на входы k⋅n блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
регистрируют.
8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов модели чувствительности для каждой из k контрольных точек и каждого из n значений параметра интегрирования
Figure 00000042
, полученные в результате использования структурной функции чувствительности каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической системы соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал x(t) выходом первой модели становится вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, и выполняют пункты 6 и 7 для одного и того же входного сигнала x(t). Полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек, каждой из m совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности и каждого из n параметров интегрирования
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
регистрируют.
9. Определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате использования структурной функции чувствительности по формуле
Figure 00000047
10. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный входной сигнал x(t).
11. Определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования
Figure 00000048
Figure 00000049
Figure 00000050
осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7 применительно к контролируемой системе.
12. Определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования от номинальных значений
Figure 00000051
Figure 00000052
Figure 00000053
13. Вычисляют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы по формуле
Figure 00000054
14. Вычисляют диагностические признаки наличия неисправного блока (при n параметрах интегрирования) по формуле (3).
15. По минимуму значения диагностического признака определяют структурный дефект.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефектного блока для системы, структурная схема которой представлена на рисунке (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).
Передаточные функции блока 1:
Figure 00000055
блока 2:
Figure 00000056
блока 3:
Figure 00000057
номинальные значения параметров: T1=5 с; k1=1; k2=1; Т2=1 с; k3=1; T3=3 с.
При моделировании в качестве входного сигнала будем использовать единичное ступенчатое воздействие. Время контроля Тк выберем равным 10 с. Выберем два параметра интегрирования, кратные
Figure 00000058
Figure 00000059
и
Figure 00000060
Моделирование процессов поиска дефектов в первом блоке (в виде уменьшения параметра Т1 на 20%) приводит к вычислению диагностических признаков при двух параметрах интегрирования (α1=0.1 и α2=2.5) по формуле (3): J1=0.0005, J2=0.8258, J3=0.1086. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.108.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока при одном параметре интегрирования α=0.5 (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности: пат. 2680928 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.В., Шалобанов С.С. - №2018111888; заявл. 02.04.2018; опубл. 28.02.2019, Бюл. №7): J1=0, J2=0.78, J3=0.074. Различимость дефекта ΔJ=J3-J1=0.074.
Приведенные результаты показывают, что фактическая различимость нахождения дефектов этим способом выше, следовательно, выше будет и помехоустойчивость способа.
Моделирование процессов поиска дефектов во втором блоке (в виде уменьшения параметра T2 на 20%) для данного объекта диагностирования при тех же параметрах α (α1=0.1 и α2=2.5) и при таком же входном сигнале дает следующие значения диагностических признаков: J1=0.8372, J2=0, J3=0.7669. Различимость дефекта ΔJ=J3-J2=0.7669.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока при одном параметре интегрирования α=0.5: J1=0.7829, J2=0, J3=0.746. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J2=0.746.
Моделирование процессов поиска дефектов в третьем блоке (в виде уменьшения параметра T3 на 20%) для данного объекта диагностирования при тех же состояниях дает следующие значения: J1=0.1177, J2=0.7709, J3=0. Различимость дефекта: ΔJ=J1-J3=0.1177.
Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока при одном параметре интегрирования α=0.5: J1=0.07406, J2=0.7471, J3=0. Различимость дефекта ΔJ=J1-J3=0.07406.
Минимальное значение диагностического признака во всех случаях правильно указывает на дефектный блок, а способ многократного интегрирования улучшает фактическую различимость дефектов, следовательно, увеличивает помехоустойчивость диагностирования.

Claims (1)

  1. Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности, основанный на том, что фиксируют число блоков m, входящих в состав системы, определяют время контроля TК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы, фиксируют число k контрольных точек системы, используют входной сигнал на интервале
    Figure 00000061
    регистрируют реакцию объекта диагностирования и реакцию заведомо исправной системы
    Figure 00000062
    Figure 00000063
    на интервале
    Figure 00000064
    в контрольных точках, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал x(t), вычисляют диагностические признаки наличия дефекта, по минимуму диагностического признака определяют дефект, отличающийся тем, что определяют n параметров интегрирования сигналов кратные
    Figure 00000065
    , в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, полученные для n вещественных значений
    Figure 00000066
    , определяют интегральные оценки выходных сигналов
    Figure 00000067
    Figure 00000068
    Figure 00000069
    исправной системы, для чего в момент подачи входного сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек для n параметров интегрирования с весами
    Figure 00000070
    ,
    Figure 00000071
    путем подачи на первые входы k⋅n блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальные сигналы
    Figure 00000072
    ,
    Figure 00000073
    выходные сигналы k⋅n блоков перемножения подают на входы k⋅n блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов
    Figure 00000074
    Figure 00000075
    Figure 00000076
    регистрируют, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования
    Figure 00000077
    Figure 00000078
    Figure 00000079
    определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования от номинальных значений
    Figure 00000080
    Figure 00000081
    Figure 00000082
    определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения
    Figure 00000083
    определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек и n параметров интегрирования, полученные в результате использования функции структурной чувствительности каждого из m блоков динамической системы, для чего соединяют связью две модели: на вход первой модели подают тестовый сигнал х(t), выходом первой модели становится вход контролируемого блока, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели становится выход контролируемого блока, и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для n параметров
    Figure 00000084
    и входного сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек, каждой из m совмещенных моделей со структурной функцией чувствительности и каждого из n параметров интегрирования
    Figure 00000085
    Figure 00000086
    Figure 00000087
    Figure 00000088
    регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате применения структурной функции чувствительности для каждого из соответствующих блоков из соотношения
    Figure 00000089
    вычисляют диагностические признаки из соотношения
    Figure 00000090
    по минимуму диагностического признака определяют дефектный блок.
RU2020120716A 2020-06-16 2020-06-16 Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности RU2740542C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120716A RU2740542C1 (ru) 2020-06-16 2020-06-16 Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120716A RU2740542C1 (ru) 2020-06-16 2020-06-16 Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740542C1 true RU2740542C1 (ru) 2021-01-15

Family

ID=74183767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120716A RU2740542C1 (ru) 2020-06-16 2020-06-16 Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740542C1 (ru)

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
RU2473105C1 (ru) * 2011-12-14 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправностей блоков в непрерывной динамической системе
RU2473949C1 (ru) * 2012-01-30 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправных блоков в дискретной динамической системе
RU2541896C1 (ru) * 2013-10-24 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе анализа знаков передач сигналов
RU2613630C1 (ru) * 2016-03-09 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

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
RU2473105C1 (ru) * 2011-12-14 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправностей блоков в непрерывной динамической системе
RU2473949C1 (ru) * 2012-01-30 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправных блоков в дискретной динамической системе
RU2541896C1 (ru) * 2013-10-24 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе анализа знаков передач сигналов
RU2613630C1 (ru) * 2016-03-09 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2429518C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе
RU2009123999A (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2439648C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2444774C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе
RU2613630C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
CN116089870A (zh) 基于元学习的小样本条件下工业设备故障预测方法及装置
CN111445105B (zh) 基于目标值分析的电厂在线性能诊断方法及系统
RU2461861C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе
RU2740542C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности
RU2680928C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности
RU2506623C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе
RU2676365C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
RU2464616C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе
RU2541896C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе анализа знаков передач сигналов
RU2740540C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности и анализа знаков передач
RU2453898C1 (ru) Способ поиска неисправных блоков в динамической системе
RU2451319C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в динамической системе
RU2579543C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2616512C1 (ru) Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений
RU2721217C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала и анализа знаков передач
CN111241629A (zh) 基于数据驱动的飞机液压泵性能变化趋势智能预测方法
RU2486568C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе
RU2580405C1 (ru) Способ поиска неисправностей динамического блока в непрерывной системе на основе функции чувствительности
RU2662380C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
RU2711000C1 (ru) Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений и анализа знаков передач