SU1390617A1 - Устройство дл контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при оценке показателей достоверности систем автоматизированного контрол  многопараметрических объектов. Цель изобретени  - увеличение достоверности и полноты контрол . Устройство содержит блок управлени  1, первый 4 и второй 5 сумматоры, генератор 3 ошибок, генератор 6 стимулирующих сигналов, блок 2 цифроаналоговых преобразователей, элементы И с первого по четвертьй 9,10,14,17, счетчики с первого по трети1 11-13, арифметико-логический е сл

Description

со со

з:

блок 15, блок 16 сравнени , первый

7и второй 8 элементы сравн-ени , первый 18 и второй 19 анализаторы.

8устройстве производитс  обработка

результатов повторного тестировани  объекта контрол  и вычислени  показателей достоверности контрол , 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при оцен- ке показателей достоверности систем автоматизированного контрол  многопараметрических объектов.

Цель изобретени  - увеличение достоверности результатов контрол .

, На фиг.1 представлена схема уст- ройства; на фиг,2 - схема блока управлени ; на фиг о 3 - функциональна  схема анализатора.

Устройство содер шт блок 1 управлени , блок 2 цифроаналоговых преоб- разователей (ЦАГО, первый генератор. 3 стимулирующих сигнгшов ошибок, первый 4 и второй 5 сумматоры, второ генератор 6 стимулирующих сигналов, первый 7 и второй 8 элементы сравне

.ни , первый 9 и второй 10 элементы И, первый 11, второй 12 и третий 13 счетчики, третий элемент И 14, арифметико-логический блок (АЛБ) 15, блок 16 сравнени , четвертьш элемент И 17, анализаторы 18 и 19, входы и выходы 20-31 блока 1о

Блок 1 управлени  (фиг.2) содержит клавиатуру 32, первый регистр 33, первый счетчик 34, первый, элемент И 35, генератор 36 тактовых импульсов , второй элемент И 37, триггер 38, второй 39, второй регистр .40, третий элгг;ент И 41,, первьй и второй инверторы 42 и 43 и с третьего по седьмой регистры 44 - 48в

Канодьй и ансшизаторов 18 и 19. (фиг.З) со7/..ржит аналогоцифровой преобразо:.чтель (МУ) 49, первый инвертор 50, сумматор 51, регистр 52,, элемент И 53, второй инвертор 54, элемент 55 задержки, лелитель 56, первый и второй элементы 57 и 58 сравнени  и элемент ИЛИ-НЕ 59,

Устройство работает следующим образом.

Перед испытани ми генераторы б и 3 настраиваютс  на нужные законы распределени  соответственно контролируемых параметров Х и Х и погрешности измерени  Y, и Y,., ., В каждом. такте измерительного цикла генератор. 3 случайным образом формирует напр жение Y, и Y, соответствующие погрешност м измерени  контролируемых параметров Х и Х, сформированных случайным образом генератором 6 и остающихс  неизменными в течение всего измерительного цикла. Напр жени  X и Х поступают на первые входы элементов 7 и 8 сравнени , где сравниваютс  с поступающими на вторые и третьи входы напр жени ми, соответствующими нижней и верхней границам допусков на контролируемые параметры и сформированными ЦА11 2. под действием управл ющих сигналов с выходов 20,28, 29 и 30 блока 1 управлени . Если значение контролируемого параметра Х, или Х находитс  в допуске , то.на выходе соответствующего элемента 7 или 8 сравнени  будет логическа  1, в противном случае - логический О,

Сумматоры 4 и 5 суммируют напр жени , поступающие с выходов генераторов 6 и 3. Таким образом, на выходах сумматоров 4 и 5 формируютс  значени  контролируемых параметров с учетом погрешнос ти измерени , т,е, X , + Y,

на первые входы анализаторов 18 и 19, где осуществл етс  осреднение значений Z в течение m тактов и сравнение значений

Z, и Z,., Xj + Y, , поступающие

- L . S m « ,

45

с нижней и верхней границами допус-- ков на соответствующие параметры.

Коды, эквивалентные нижней и верхней границам, поступают на седьмые и шестые входы анализаторов 18 и с выходов 29, 28, 20 и 30 блока 1 управ- лени . Если среднее значение Z, или L находитс  в допуске на контролируемый параметр X, или Х, то на втором выходе соответствующего анализатора 18 или 19 будет логическа  1, в противном случае логический О.

АЛБ 1.5 формирует код значени  q заданной функции f (X, , Х) дл  данных значений Х,Х,иХ,, и обобщенного параметра (Х , , Xj), реально отражающего качество функционировани  объекта контрол . Код с выхода АЛБ 15 поступает на первый вход блока 16 сравнени , где сравни- ваетс  с поступающим с выхода 7 блока 1 управлени  кодом границы одностороннего допуска на обобщенный параметр Q. Если значение q находитс  в допуске, то на выходе блока 16 сравнени  будет логическа  1, в противном случае - логический О,

В конце каждого цикла на первых выходах анализаторов 18 и 19, а следовательно , и на выходе четвертого элемента И 17 формируетс  импульс (логическа  1), поступающий на третьи входы элементов И 9 и 14 и на п тый вход второго элемента И 10. Если контролируемые параметры X, и Х и обобщенный параметр О наход тс  в соответствующих допусках, то на выходе первого элемента И 9 по витс  импульс (логическа  1), который поступит на первый (счетный) вход первого счетчика 11, служащий дл  определени  числа случаев г при п .испытани х, когда все параметры наход тс  в пределах допусков. На выходе третьего элемента И 1А по - витс  логическа  1 в том случае,; если значени  Z, и Z, соответствующие результатам измерени  при реальном контроле, наход тс  в пределах допусков на соответствующие параметры X 4 и Х. Сформированный импульс поступит на первый (счетный) вход третьего счетчика 13, который служит дл  определени  числа случаев S при п испытани х, когда все значени  параметров с учетом ошибок контрольной аппаратуры наход тс  в пределах допусков. Если значени  контролируемых параметров Х,, Х, обоб

г

5 0 5

О Q с

0

щенно1-о параметра q, а также значени  Z, и Zj одновременно наход тс  в пределах соответствующих допусков, то на выходе второго элемента И 10 также по витс  импульс, которьй поступит на первый (счетный) вход второго счетчика 12, служащего дл  определени  числа случаев t при п испытани х, когда значени  обобщенного параметра и контролируемых параметров с учетом и без учета ошибок контрольной аппаратуры наход тс  с соответствующих допусках.

Программа испытаний заключаетс  после проведени  п циклов (испытаний ) . Причем в каждом новом цикле под действием управл ющего сигнала с выхода 27 блока 1 управлени  генератор 6 формирует новые случайные значени  контролируемых параметров X, и Х , Случайные значени  погрешностей Y, и Y формируютс  блохом генераторов m раз в течение каждого цикла.

До начала испытаний все клавиши клавиатуры 32 блока 1 управлени  наход тс  в отжатом состо нии, обеспечива  тем самым подключение третьего выхода клавиатуры 20 к напр жению, соответствующему уровню логической 1, а всех остальных выходов - к напр жению, соответствующему уровню логического О, При этом в О установлены счетчики 11 - 13 логическими О с выхода 22 блока 1 управлени , триггер 38 - логическим О с выхода элемента И 35, регистр 52 анализатора 18 - логическим О с выхода элемента И 53. На первых выходах анализаторов 18 и 19 присутствует логический О, а на выходах (переноса) счетчиков 34 и 39 блока 1 управлени  - логическа  1,

До начала первого цикла (до нажати  кнопки Запуск) устройство работает в режиме записи информации, В регистры 33, 40,44,45,46 и 48 записываютс  коды соответственно числа п, числа т, верхней и нижней границ допуска на параметр Х, нижней и верхней границ допуска на параметр Х и допуска на обобщенный параметр Q. Требуемые коды поступают на информационные входы регистров 33, 40, 44, 45, 46, 47 и 48 с п того выхода клавиатуры 32, где набираютс  нажатием соответствующих клавиш. Выбор требуемого буферного регистра осу

51

1цес7 вл етс  нажатием соответствующей клавиши адреса. При этом с соответствующего выхода клавиатуры 32 поступает импульс на тактовый вход соответствующего регистра. При нажатии клавиши предустановки счетчиков 34 и 39 на управл ющий вход счетчика 34 поступает логический О непосредственно с третьего выхода клавиатуры 32,, а на управл ющий вход счетчика 39 - с выхода элемента И 41. При это Код числа п с выхода регистра 33 перписываетс  на информа.ционньш выход счетчика 34 (информационные вьпгоды счетчиков 34 и. 39 на структурной схеме блока 1 управлени  не показаны а код числа m с выхода регистра 40 переписываетс  на информационный выход счетчика 39. После записи . информации клавиши адресов и предустановки возвращаютс  в исходное состо ние .

При нажатии клавиши Запуск сигнал логической 1 с второго выхода клавиатуры 32 блока 1 управлени  разрешает прохождение т;1хтовых импульсов с выхода генератора 36 тактовых иМпульсов через элемент И 35,

С по влением первого тактового импульса на выходе элемента И 35 начинаетс  первый цикл программы. Тактовьм импульс с выхода элемента И 35 через выход 21 блока 1 управлени  поступает на вход генератора 3, тем самым обеспечива  псс вление очередных значений Y, и Y на выхода последнего, а также через выход 23 блока 1 управлени  стробирует аналого-цифровой преобразователь 49 анали заторов 18 и 19. Кроме того, тактовы импульс переводит в единичное состо ние триггер 38 блока 1управлени  служащий дл  одновременного возбуждени  генератора 6 в каждом цикле программы, и уменьшает состо ние . счетчика 39 на единицу (счетчики 39 и 34 работают в режиме вычитани ). Счетчик .39 фиксирует число проведенных тактов в каждом цикле программы. Напр жение с выхода сумматора 4 поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  49 анализатора 18,, , где преобразуетс  в эквивалентный код, который в сумматоре 51 суммируетс  с кодом, записанным в регистре 52 (в первом такте каждого цикла код на выходе регистра 52 равен нулю )-. По окончании тактового импуль

176

са, т.е. по положительному фронту импульса на выходе инвертора 50, в регистр 52 записываетс  информаци  с выхода сумматора 51.

С приходом очередного тактового импульСс1 состо ние счетчика 39 уменьшаетс  на единицу, тем самым фиксируетс  начало нового такта данного измерительного цикла. При этом генератор 3 сформирует новые напр жени 

0

5

) j

,Q

0

5

5

0

5

г

соответствующие новым знаУ ( и Y.

чени м случайных погрешностей Y, и Y. Новые напр жени  Z vt Z, преобразуютс  аналого-цифровым преобразователем 49 анализаторов 18 и 19 в эквивалентные коды, которые в сумматоре 51 суммируютс  с кодами сумм Z,; и , накопленных в течение предьщущих тактов данного цикла. По окончании тактового импульса код новой суммы записываетс  в регистр 52. Аналогичные преобразовани  осуществл ютс  в течение всех тактов каждого измерительного цикла. По окончанию га-го тактового импульса на выходе переноса счетчика 39 по витс  логический О, а на выходе инвертора 42 - логическа  1, котора  уменьшит состо ние счетчика 34 на единицу, тем зафиксировав, что заканчиваетс  очередной (в данном с лучае первый) измерительньй цикл. Кроме того, логическа  1 с выхода инвертора 42 через выход 25 блока 1 управлени  и п тый вход анализатора 18 или 19 поступит на управл ющий вход делител  56, в результате чегр последний начнет деление кода суммы

пчпп

Т Z , или У Z . , Поступающего

11f с 1

(11-1

с выхода регистра 52, на код числа

т, поступающего с выхода 24 блока 1 управлени . По окончанию цикла делени  на управл ющем выходе делител  56 по витс  логическа  1, котора  через элемент 55 задержки и элемент И 17 такт ирует элементы И 9, 10 и 14, а на выходе инвертора 54 по витс  логический О, который через элемент И 53 обнул ет регистр 52, тем самым подготовив его дл  нового из-- мерительного цикла.

Код среднего значени  Z, или 2 с информационного выхода делител  56 поступает на первые входы элементов 57 и 58 сравнени , на вторые входы которых поступают коды нижней и верхней соответственно границ допуска на соответствуюпщй параметр. Если значение Z, или Z находитс  за пределами допуска, то либо на выходе (выход ,причем за А принимаетс  значение Z или Z , а за В - значение границы допуска) элемента 57 сравнени , либо на вькоде (выход ) элемента 58 сравнени  по витс  логическа  1, а следовательно, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 59 имеет место логический О, поступающий на второй вькод анализатора 18 или 19. Если же значение Z. или Z- на

ходитс  в допуске, на выходах обоих элементов 57 и 58 сравнени  присутсвует логический О, а на выходе эл мента ИЛИ-НЕ 59 - логическа  1.

Элемент 55 задержки необходим дл  того, чтобы импульс (логическа  1) по вилс  на первом выходе анализатора 18 или 19 лишь после того, как сформирован результат сравнени  на выходе элемента ШШ-НЕ 59. Первые выходы анализаторов 18 и 19 соединены с входами четвертого элемента И 17 дл  того, чтобы тактирование элементов И 9, 10 и 14 осуществл лос после того, когда закончатс  преобразовани  как в анализаторе 18, так и в анализаторе 19.

По окончании цикла делени  в анализаторах 18 и 19 логическа  1 с выхода элемента И 17 поступит на вход 31 блока 1 управлени  и далее на вход и нвертора 43. Логический О с выхода инвертора 43 через элемент И 37 установит в О триггер 38 и через элемент И 41 осуществит предустановку счетчика 39 в состо ние т, записанное в регистр 40.

Таким образом, устройство готово к проведению следующего измерительного цикла. С по влением очередного тактового импульса на выходе элемен- .та И 35 начинаетс  первый такт нового измерительного цикла. При этом триггер 38 перейдет в единичное состо ние , возбудив тем самым генератор 6, на выходах которого по в тс  новы напр жени  X, и Xj, соответствующие новым значени м контролируемых параметров X, и Xj и остающиес  неизменными в течение всего измерительного цикла. Работа устройства в каждом из п циклов осуществл етс  аналогично первому циклу.

По окончании п-го цикла на выходе переноса счетчика 34 по витс  логи

20

25

30

15 -

ь

е 0 55

35

40

3906178

ческий О, который запретит прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 36 тактовых импульсов через элемент И 35 и тем самым остановит работу устройства.

Возвращение устройства в исходное состо ние осуществл етс  установкой в исходное состо ние всех клавиш to клавиатуры 32 блока 1 управлени .

После проведени  п измерительных циклов на счетчике 11 записываетс  г импульсов, на счетчике 12 - t импульсов , на счетчике 13 - S импульсов .

Таким образом, в результате испытаний получаем г случаев, когда объект  вл етс  исправным (годным), т.е. все контролируемые и обобщенный параметры наход тс  в пределах заданных допусков; S.случаев, когда объект оцениваетс  как годный, т.е. все контролируемые параметры с учетом погрешностей измерени  наход тс  в пределах заданных допусков; t случаев , когда исправный объект оцениваетс  как годный, т.е. обобщенный и контролируемый параметры как с учетом, так и без учета заданных погрешностей, наход тс  в пределах заданных допусков.

По значени м г, S, t, п легко выражаютс  суммарные ошибки первого (oig) и второго (рс) рода

А tlS ; С п-Г .

а также характеристики достоверности контрол 

n-r-t+2S . .

n+S-r-t n-t

D. -n

D,

0 5

5

где D., D

2

3 соответственно веро тности правильного отображени  состо ни  провер емого объекта и апостериорные критерии достоверности как веро тные застать систему соответст- венно в исправном и неисправном состо ни х при показани х аппаратуры контрол  Годен и Не годен.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным имеет следующие преимущества.

Позвол ет определить перечисленные характеристики не только дл  однократного контрол  (), т.е. когда состо ние объекта контрол  определ етс  лишь по одной выборке контролируемых парамеэ ров, но и дл  многократного контрол ,, когда суткце- ние о годности объехта контрол  фор- мируетс  по результатам нескольких выборок. Причем структура анализато™ ров 18 и 19 зависит от алгоритма обработки результатов измерени  и прин ти  решени  о годности объекта контрол .. Дл  прадлагаемого устройства при реализации анализаторов 18 и 19 решение о годности объекта контрол  выноситс  по результатам сравнени  осредненных по m выборкам сред них значений контролируемых параметров с границами допусков на эти па- раметры.

При определении показателей достоверности контрол  устройство поз- вол ет учитывать ошдбки, возникаюЕ ие из-за несоответстви  математической модели реальному объекту контрол ,, а именно из-за замены гиперповерхности Q f(X,, Х,,.„.,,Х,„ ) в данном случае эллиптического параболоида (X, Х) гиперпараллелепипедом (в данном случае параллелепипедом), в результате чего определение состо ни  объекта контрол  по обобщенному показателю Q замен етс  определением его состо ни  путем сопоставлени  параметров X,, Х с допусками на эти параметры, определ емыми по параллелепипеду; , а следовательно, возникают ошибки первого и второго рода.

Таким образом, введ,€;ние в устройс тво -дл  контрол  блока 16 сравнени  кодов, четвертого элемента И 17, анализаторов 18 и 19 позвол ет определ ть характеристики контрольно-измерительной аппаратуры при многократном контроле и учитывать ошибки, возникающие из-за несоо тветстви  математической модели реальному объекту контрол , т.е. имеет повьшенную достоверность контрол „

Claims (1)

1. Формулаиз обре-тени 

   1, Устройство дл  контрол , содер жащее блок управлени , первый и второй сумматоры, и второй элементы сравнени , блок цифроаналого- вых преобразователе:;, с первого по третий элементы И,, с первого по тре тий счетчики, с первого по четвертый выходы блока упраззлени  соединены с соответствующими входами блока

   0 S Q

   5

   5

   0

   5

   цифроаналоговых преобразователей, выходы которого соединены соответственно с входами верхнего и нижнего допуска первого и второго элементов сравнени , входы номинальных значений параметров которых соответственно подключенные к входам первого слагаемого первого и второго сумматоров ,  бл ютс  первьм и вторым входами устройства дл  подключени  к выходам объекта контрол , а выходы - к первым и вторым входам первого и второго элементов И соответственно, п тый и шестой выкоды блока управлени  соответственно соединены с выходами устройства, дл  подключени  к входам объекта контрол , третий и-четвертый входы устройст.ва дли подкхшчени  к выходам объекта контрол  соединены с входами второго слагаемого первого и второго сумматоров соответственно, седьмой выход блока управлени  подсоединен к установочным входам первого, второго и третьего счетчиков, выходы с первого по третий элементов И подключены к счетным входам счетчиков с первого по третий соответственно, о т л и- чаю.щеес  тем, что, с целью увеличени  достоверности контрол , в устройство введены арифметико-логический блок,, бло сравнени , первый и второй анализаторы и четвертый элемент И,, выходы первого и второго су1 маторрв соединены с входами номинального параметра первого и второго анализаторов соответственно, восьмой и дев тый выходы блока управлени  подключены соответственно к первым и вторым управл ющим входам первого и второго анализаторов, седьмой выход - к третьим управл ю- щим входам первого и второго анализаторов , дес тый выход - к тактовым входам первого и второго анализа.торов, второй и третий, первый и четвертый выходы - к входам нижнего и верхнего допуска первого и к входам нижнего и верхнего допуска второго анализаторов соответственно, тактовые выходы первого и второго анализаторов подключены к соответствующим входам четвертого элемента И, выход которого соединен с входом блока управлени , с третьими входами первого и второго и с первым входом третьего элементов И, одиннадцатый выход блока управлени  подключен к первому входу блока сравнени , выход которого соединен с четвертыми входами первого и второго элементов И, первый и второй входы устройства: дл  подключени  к выходам объекта контрол  соединены с соответствующими входами арифметико-логического блока, выход которого подключен к второму входу блока сравнени , сигнальные выходы первого и второго анализаторов соответственно подключены к объединенным п тому входу второго и второму входу третьего элементов И и к объединенным шестому входу второго и третьего элементов И 2, Устройство по п,1, о .т л и ч а- ю щ е е с   тем, что блок управлени  содержит клавиатуру, с первого по седьмой регистры, первый и второй счетчики, генератор така7овых импульсов , триггер, первый и второй инверторы , с первого по третий элементы И, вход второго инвертора  вл етс  входом блока, выходы третьего, п того, шестого, четвертого регистров, первого элемента И, триггера, первый выход клавиатуры, выход первого элемента И, выходы второго регистра, первого инвертора и седьмого регистра  вл ютс  выходами блока с первого по одиннадцатый соответственно, выход первого инвертора соединен со счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора тактовых импульсов, а третий вход первого элемента И и первый вход второго элемента И св зан с первым выходом клавиатуры, второй выход которой подключен к управл ющему входу первого счетчика и первому входу третьего элемента И, второй вход которого и второй вход второго .элемента И соединены с выходом второго инвертора, выход первого элемента И соединен со счетными входами триггера и второго счетчика, выход переполнени  которого подключен к входу первого инвертора, выходы первого и второго регистров соединены с информационными входами первого и : .

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   второго счетчиков соответственно, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с входом сброса триггера и управл ющим входом второго счетчика, выходы группы клавиатуры соединены с информационными входами регистров с первого по седьмой , выходы клавиатуры с третьего по дес тый подключены к тактовым входам регистров с первого по седьмой соответственно ,

   3, Устройство по П.1, отличающеес  тем, что анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь , первый и второй инверторы, сумматор, регистр, элемент И, элемент задержки, делитель, первый и второй элементы сравнени , элемент ИЛИ-НЕ, выход которого и выход элемента задержки  вл ютс  сигнальным и тактовым выходами анализатора соответственно , информационный вход аналого-цифрового преобразовател , объединенные управл ющий вход аналого- цифрового преобразовател  и вход первого инвертора, перва  группа информационных входов делител , первый вход элемента И, управл ющий вход делител , первые входы первого и второго элементов сравнени   вл ютс  входами номинального параметра, с первого по третий управл ющими нижнего и верхнего допусков анализатора соответственно, выходы аналого-цифрового преобразовател  подключены к входам первого слагаемого сумматора, выходы которого соединены с информационными входами регистра, тактовый вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход сброса - к выходу элемента И, а выходы - к входам второго слагаемого сумматора и к информационным входам второй группы делител , выходы данных которого подключены к вторым входам первого и второго элементов, сравнени , выходы которых соединены с соответетвую- щими входами элемента ИЛИ-НЕ, управл ющий выход делител  через последовательно соединенные элемент задержки и BTopoif инвертор соединены с вторым входом элемента И,