SU1629898A1 - Устройство дл диагностики и прогнозировани отказов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  локализации и прогнозирований предаварий- ных и аварийных состо ний сложных технических объектов. Цель изобретени  - расширение области применени  устройства. Оно содержит генератор 2 тестов, блок 3 аналого-цифрового преобразовани , блок 4 буферной пам ти , блок 5 пам ти словар  неисправностей , блок 6 вычитани , блок 7 синхронизации , блок 8 индикации, блок 9 вычислени  обратной величины параметра , сумматор 10, блок 11 хранени  обратных величин параметров, блок 12 вычислени  текущей оценки достоверности диагностировани , де- мультиплекссо 13, блок 14 накоплени  данных, мультиплексор 15, блок 16 делени , первый блок 17 пам ти обобщенного параметра, второй блок 18 пам ти обобщенного параметра,первый буферный регистр 19, компаратор 20, второй буферный регистр 21, компаратор 7.7. знака, триггер 23, блок 24 приращений параметров, блок 25 умножени , блок 26 экстрапол ции , блок 27 пам ти прогнозируемого параметра . 5 ил. О SP

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  распознавани  и прогнозировани  предаварийных и аварийных состо ний (отказов) сложных технических объектов.

Цель изобретени  - расширение области применени  устройства.

На фиг.1 приведена структурна  схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы его работы; на фиг.4 и 5 - электрическа  схема устройства.

На фиг.1 обозначены: объект 1 контрол , генератор 2 тестов, блок 3 аналого-цифрового преобразовани ,блок 4 буферной пам ти, блок 5 пам ти словар  неисправностей, блок 6 вычитани , блок 7 синхронизации, блок 8 ин- дикации, блок 9 вычислени  обратной величины параметра,сумматор 10, блок 11 хранени  обратных величин параметров , блок 12 вычислени  текущей оценки достоверности диагностировани ,де- мультиплексор 13, блок 14 накоплени  данных, мультиплексор 15, блок 16 делени , первый 17 и второй 18 блоки пам ти обобщенного параметра, первый буферный регистр 19, компаратор 20, второй буферный регистр 21, компаратор 22 знака, триггер 23, блок 24 приращени  параметров, блок 25 умножени , блок 26 экстрапол ции, блок 27 пам ти прогнозируемого параметра.

На фиг,4 и 5 обозначены: первый 28 и второй 29 задатчики адреса, первый 30 и второй 31 управл емые коммутаторы , перва  группа регистров 32, первый мультиплексор 33, группа узлов 34 эталонов, второй мультиплексор 35, втора  группа регистров 36, третий мультиплексор 37, счетчики 38-40 с первого по третий, первый элемент И 41, первый триггер 42, первый элемент ИЛИ 43, второй элемент И 44,группа сумматоров 45, треть  группа регистров 46, четвертый мультиплексор 47, первый 48 и второй 49 регистры, второй элемент ИЛИ 50, третий регистр 51, третий элемент ИЛИ 52,четвертый регистр 53, четверта  группа регистров 54, п тый мультиплексор 55, п та  группа регистров 56, шестой мультиплексор 57, седьмой мультиплексор 58, первый дешифратор 59, индикатор 60 среднего коэффициента надежности распознавани , второй дешифратор 61, индикатор 62 номера неисправно

0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

сти, регистр 63 установки шага прогнозировани , четвертый элемент ИЛИ, 64, п тый промежуточный регистр 65, так- товый генератор 66, третий элемент И 67, четвертый счетчик 68, уэ.ел 69 посто нной пам ти, элемент 70 односторонней проводимости, с первого по четвертый переключатели 71-74.

В устройстве в качестве прогнозируемого параметра используетс  средний диагностический коэффициент надежности распознавани , формируемый на основе расчета показателей близости информативного сигнала текущего состо- ни  объекта контрол  с информативными сигналами, характеризующими одно исправное и i-1 неисправных состо ний в i-мерном классе состо ний.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии объект контрол  находитс  в покое. В блоке 5 хран тс  записанные заранее квантованные по времени значени  контролируемых параметров объекта, которые характеризуют изменение динамики объекта при различных неисправност х. Таким образом, до начала работы дл  всей гаммы однородных объектов контрол  формируетс  матрица || Л ;: )| классов состо ний размерностью

Wo х макс в i-e строки которой записываютс  информативные сигналы, квантованные по j.

Информативный сигнал по i-му состо нию формируетс  из сигналов с К штатных датчиков объекта контрол  (К 1, 2, 3,..., ), Т.е. из сигнала Х(с) с одного штатного датчика (К 1) формируетс  информатив- ный сигнал А|(X) с дискретизацией по

cj (J 1 Л/паке Из сигналов X(t), Y(t) с двух штатных датчиков (К 2) формируетс  информативный сигнал A((X,Y) с дискретизацией по t (1 - - JMCIKC) Из сигналов X(t), Ytt), Z(t) с трех штатных датчиков (К 3) формируетс  информативный сигнал А|(Х, Y, Z) с дискретизацией по tj(j 1-JjvWKc) и т.д. Дл  сложных технических объектов часто достаточно использовать 1-3 штатных датчиков, которые индицируют 1-3 основных параметра , достаточно полно характеризующих работоспособность объекта. Необходимым условием  вл етс  монотонность изменени , параметров, т.е. постепенное качественное изменение

параметров при разладках в объекте или системе.Таким образом, полученна  матрица эталонов характеризует одно исправное состо ние объекта контрол  и (i-1) неисправных (аварийных и предаварийных) состо ний, Матрица классов состо ний (эталонов) составл етс  дл  целого р да однотипных объектов. Составление матрицы  вл - етс  предварительным этапом.

Регламентирует работу всего устройства блок 7. По команде блока 7 синхронизации генератор 2 тестов вырабатывает инициирующее воздействие на объект 1 контрол , информаци  о состо нии которого поступает в блок 3 аналого-цифрового преобразовани  (АЦП), где она преобразуетс  к ви- ДУ удобному дл  записи в блок 4 (осуществл етс  квантование по времени и преобразование из аналоговой формы в цифровую). Она представл ет собой квантованные по времени фактические зависимости параметров объ- екта, например скорости, тока и т.д. Таким образом, в блоке 4 формируетс  матрица-строка // В, // , в которую описанным способом заноситс  информативный сигнал по текущему состо  нию объекта контрол , дискретизиро- ванный также по j уровн м (j 1 -1макс После поступлени  с блока 7 сигналов о начале вычислений информаци  о текущих значени х контролируемых параметров объекта с блока 4 и информаци  о различных неисправност х с блока 5 считываютс  и поступают в блок 6 вычитани , где последовательно определ етс  диагностическа  мера рассто ни  между состо нием объекта на первом интервале квантовани  по времени (j 1) и эталонными состо ни ми , характеризующими i различных неисправностей (i 1 - ). Диагностическа  мера рассто ни  - это показатель близости между фактическим состо нием объекта, которое характеризуетс  зависимост ми контролируемы параметров данного объекта от времен в определенный момент Т, и состо ни ми объекта при различных неисправност х , которые также характеризуют- с  соответствующими зависимост ми параметров от времени в такой же момент Т. Диагностическа  мера рассто ни  текущего состо ни  объекта по

отношению к i-й неисправности определ етс  по формуле

М4КС

К 1

(BJ - Ajj),

(1)

5

0

5 0

где

AM Ч

Bi

i - номер неисправности;

К - количество контролируемых

параметров (количество штатных датчиков);

- номер текущего интервала времени;

текущее значение контролируемого параметра, характеризующего i-ю неисправность в }-й момент времени; текущее значение контролируемого параметра объекта контрол  в j-й интервал времени.

Значени  параметров А,.1 , характер ризующие различные неисправности,хран тс  в блоке 5, а текущие значени  контролируемых параметров объекта Bj записаны в блок 4.

В зависимости от величины К формула (1) раскроетс  в виде формул

т

(К 2);

(Xi (Zj

-х)

-v

(3)

(Yj - Yjj)2 (K 3) . (4)

Дл  облегчени  понимани  работы устройства рассмотрим его работу при оценке его будущего состо ни  по одному информативному параметру (К 1, формула (2).

В блоке 6 вычисл етс  величина

у у «

AJА,,

по всем i

макс

дл  первого

интервала квантовани , котора  поступает затем в блок 9. В блоке 9 вычисл етс  величина R 1 /L ,, дл  первого интервала квантовани  (j 1), котора  запоминаетс  в блоке 1t хранени  обратных величин и поступает также в сумматор 10. В сумматоре 10 Накапливаетс  величина

i маке

-

1/L:

по первому интервалу времени. В бло- ке 12 по столбцам i (от 1-го до 1-го) дл  каждой  чейки матрицы Rj. блока 11 вычисл етс  коэффициент надежности распознавани  по формуле

lЈiL. Ьмако

(5)

1/Ljj

J

Коэффициент надежности распознавани  фактически определ ет точность поставленного диагноза, т.е. опреде- $ л ет, с какой точностью текущий информативный сигнал отнесен к i-му информативному (эталонному) сигналу из класса состо ний (по моментам дискретизации j). Очевидно, что20

Макс

Sr J

1,

но одно из i значений будет максимальным . Оно определ етс  минимальным значением L по данному j :

.MQtfC

s

J«махе

1 n W 1/,

(6)

i l

1/L;:

Таким образом, в блоке 12 вычисл етс  коэффициент надежности распознавани  по формуле (5) дл  всех i (при j. 1). Управл емый от блока 7 демультиплексор 13 распредел ет вычисленное значение , j« в один из i подблоков блока 14 накоплени ,соответствующего номеру i. Цикл расчета по первому интервалу квантовани  (j 1) на этом закончен. Подобным образом происходит вычисление Ц у по всем остальным интервалам (от j 1 Д° j З/изке) После перебора всех j в блоке 14 накапливаетс  сумма

JAUJKO

Л

Н

«

J

по каждой из i неисправностей.

Затем по управл ющему сигналу с блока 7 на мультиплексор 15 сумма W из узлов 14 блока последовательно (от i 1 до i - I/лаке) поступает в блок 16 делени , где вычисл етс  обобщенный параметр по формуле

.«

i J мако

Ј Ч

(7)

0

$ 0

5

0

5

0

Таким образом, дл  каждого состо ни  i находитс  средний коэффициент надежности распознавани  последовательно по всем i (i 1 - i). Результат делени  поступает в блок 17 пам ти обобщенного параметра. Матрица- столбец /( Ј( |/ принимаетс  за обобщенный параметр дл  прогнозировани . В блоке 17, таким образом, хранитс  така  матрица дл  момента времени Т ТД ТА.

Подобна  матрица составл етс  дл  момента работы оборудовани  Т Т Ј записываетс  во второй блок 18 пам ти обобщенного параметра. С помощью блоков 19-23 определ етс  монотонность процесса изменени  обобщенного параметра f. . Это происходит следующим образом. Все i значений jf из блока 17 подаютс  на первый буферный регистр 19 и далее на компаратор 20. Компаратор соединен с блоком 19 таким образом, что после перебора всех i значений обобщенного параметра из блока 17 в блоке 19 останетс  максимальное из всех i значение которое по управл ющему сигналу из блока 7 запишетс  в блок 21. Затем на блок 19 подаютс  все i значений из блока 18, и в блоке 19 останетс  максимальное значение мако- По управл ющему сигналу с блока 7 оно также запишетс  в блок 21. Далее эти два максимальных значени  f Макс и макс сРавниваютс  в компараторе 22 знака (по управл ющему сиг- .налу с блока 7). В зависимости от результата сравнени  изменит свое состо ние триггер 23.

5

Затем матрица обобщенного параметра II $Ј Ц составл етс  дл  момента работы оборудовани  Т Т-з ТФ и записываетс  в первый блок 17 пам - ти обобщенлого параметра, стира 

предыдущее содержание. С помощью блоков 19 и 20 в этой матрице также выдел етс  максимальное содержимое кот°Р°е запоминаетс  во втором буферном регистре 21. По управл ющему сигналу с блока 7 значение сравниваетс  со значением в компараторе 22 знака. Результат сравнени  фиксирует триггер 23.

Если

,feJr

$ 5 макс

или

if B .с макс макс Г

ЈА

макс ;

(8)

5f

гДе X млкл максимальное значение

7 /VtUKt.. ,

матрицы // F- /I в момен

Т-,

С&Л/г

9 „ли максимальное значение

С, ДОЫМ-. | .

матрицы | % } II и момен

Т2;

Маьо максимальное значение матрицы Ц Ё 1( в момен

Т3

тогда на выходе триггера 23 будет сигнал 1 и процесс изменени  обобщенного параметра за врем  Ти (Тэ ТЈ) + (Tt- Tt) 2Т признаетс  монотонным (монотонно убывающим или монотонно возрастающим). В силу того,что анализ и диагностика проводитс  дл  постепенных процессов, выделенные значени  й /маково вРем  Тд, Tg и Тс характеризуют не несколь

А ко

а одну конкретную неисправность

причем

Vr F(V -

(10)

Р(Т„,

Г1

значение функции в момент Т„, ; - гааг прогнозировани 

при этом

гг -т и -п-

(n 1 -пллако)

(11)

Шаг прогнозировани  может быть равен , например, одной смене работы оборудовани . Тогда численное значение шага дл  расчета прогнозируемых значений выразитс  формулой

0

5

AT

п --

&с

(12)

где UT

Дс

Дл 

- длительность времени, на которое осуществл етс  прогнозирование;

.- длительность одной смены работы оборудовани .

устройства диагностики и прогнозировани  отказов формула (9) примет следующий вид

1, характерную дл  этого объекта или

системы в моменты времени Тд, Т6, Т.

Если условие (8) не выполн етс , т.е. мдкс мен етс  за врем  2fiT в разные стороны (как увеличени , так и уменьшени ), тогда на выходе триггера 23 устанавливаетс  сигнал О, запрещающий режим Прогнозирование.

Таким образом, заключение о моно-- тонкости процесса изменени  обобщенного параметра || Ц делаетс  по анализу изменени  за врем  2ДТ наибо- лее веро тного (максимального) значени  среднего коэффициента надежности распознавани  (дл  конкретной неисправности ), принадлежащего этой матрице обобщенного параметра.

Прогнозирование осуществл етс  с помощью полинома Ньютона первой степени по общей формуле

F(Tn+i) F(Tn) +AFtt, -и, (9)

РСТщ.) - прогнозируемое значение функции;

F(TM) - изменение функции в мо- мент Т,

V

cni h F - изменение параметра

за последний шаг,

30

1ГГМ/Г ИКГ|К «

5

о

5

где

П-И

//Г ГЦ

- матрица прогнозируемых значений обобщенного параметра (среднего коэффициента надежности I i познавани ) 1/7 (/(//( матРиЧа значений

обобщенного парамет- . , „.,. Ра в момент Ти Тг , I/ матрица изменений

обобщенного параметра за последний шаг, т.е. за врем  Т - т.

-с

- -TZ Тс 6

причем

50

лГГ«-//П// ,. (14)

- матрица значений обоб-- щенн ог о пар аметра.в

момент Т 2. Т6 га - численное значение шага прогнозировани 

(п .1, 2,... ,тп

МДКС

11

„Таким образом, значени  матрицы н fc lB// накапливаютс  в i  чейках

г nOCfi

блока 18, значени  матрицы // Г // накапливаютс  в г  чейках блока 17. Собственно процесс прогнозировани  начинаетс  после поступлени  сигналов считывани  в блоки 17 и 18. В блоке 24 определ етс  величина изменени  параметра по формуле (14). В блоке 25 величина приращени  умножаетс  на численное значение шага прогнозировани , величина которого подаетс  с блока 7. В блоке экстрапол ции по формуле (13) находитс  прогнозируема  величина среднего коэффициента надежности распознавани , котора  запоминаетс  в соответствующей  чейки блока 27 пам ти прогнозируемого параметра.

Прогнозируемое значение среднего коэффициента надежности распознавани  в блоках 24-26 вычисл етс  последовательно одно за другим по всем i. Таким образом, расчет прогнозируемого обобщенного параметра проводитс  за i шагов, а матрица запоминаетс  в i  чейках блока 27. После заполнени  блока 27 результат прогнозировани  выводитс  на индикацию в блок 8. Одновременно с индикацией прогнозных значений параметров на индикацию с блока 7 выводитс  номер той -неисправности i, дл  которой индицируетс  значение прогнозируемого параметра. Таким образом, индикаци  номера неисправности и прогнозируемого значени  параметра проводитс  также за i шагов. Зна  предельное значение Ј , характеризующее наступление отказа- в объекте или системе , сравнивают индицируемые значени  СЈдопи делают заключение о необходимости замены узлов или профилактических работ.

Если АОО характеризует границу работоспособности объекта, то при .подобной экстрапол ции можно прогнозировать врем  отказа устройства (т.е. момент превышени  доп) вследствие дефекта i. Остальные возможные дефекты объекта также прогнозируютс  при таком анализе, так как дл  них тоже рассчитываетс  средний коэффициент надежности распознавани  . Таким образом, определить будущее состо ние системы или объекта можно , прогнозиру  средний коэффициент

162989812

надежности распознавани , принимаемый за обобщенный параметр. В предлагаемом устройстве предусмотрена воз- можность вывода на индикацию содержимого первого и второго блоков пам ти обобщенного параметра, а также предусмотрена возможность смены величины шага прогнозировани , что существенЮ но расшир ет функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с известным.

Рассмотрим работу функциональных блоков устройства (по фиг.4) в соот15 ветствии с временной диаграммой функционировани  устройства (фиг.2,3). Цикл работы устройства разбит на три больших этапа. Это Диагностирование , Прогнозирование, Индикаци 

20 Этап Диагностирование делитс  на подэтапы Запись, Вычисление и Деление. Подэтап Вычисление разбит на подэтапы -Расчет и Суммирование . Число j интервалов квантова-

25 ни  подэтапа Запись равно числу j шагов подэтапа Вычисление. Число шагов подэтапов Расчет, Суммирование , Деление равно числу i рассматриваемых неисправностей. Этап

35

30 Прогнозирование делитс  на этап Разрешение11 и этап Экстрапол ци . Этап Разрешение делитс  на подэтап Разрешение дл  режима А (С) и подэтап Разрешение дл  режима В. Число шагов подэтапов Разрешение А (С), Разрешение В этапа Экстрапол ци  равно числу i рассматриваемых неисправностей . Этап Индикаци  выполн етс  также за i шагов.

40

Обща  последовательность работы

устройства следующа : этап Диагности- рование выполн етс  дл  моментов времени Т Тд и Т2 Т&. Затем вы45 полн ютс  два подэтапа: Разрешение А и Разрешение В этапа Разрешение . Далее снова выполн етс  этап Диагностирование дл  момента времени Т з Тс, а затем - подутап Раз50 решение С этапа Разрешение. Если после этого установлена монотонность процесса изменени  обобщенного параметра , регистрируема  триггером 23, тогда выполн етс  этап Экстрапол 55 ци . Далее, результат этапа Прогнозирование выводитс  на индикацию за i шагов этапа Индикаци .

Если процесс изменени  обобщенного параметра немонотонный, то это

Прогнозирование делитс  на этап Разрешение11 и этап Экстрапол ци . Этап Разрешение делитс  на подэтап Разрешение дл  режима А (С) и подэтап Разрешение дл  режима В. Число шагов подэтапов Разрешение А (С), Разрешение В этапа Экстрапол ци  равно числу i рассматриваемых неисправностей . Этап Индикаци  выполн етс  также за i шагов.

Обща  последовательность работы

устройства следующа : этап Диагности- рование выполн етс  дл  моментов времени Т Тд и Т2 Т&. Затем выполн ютс  два подэтапа: Разрешение А и Разрешение В этапа Разрешение . Далее снова выполн етс  этап Диагностирование дл  момента времени Т з Тс, а затем - подутап Разрешение С этапа Разрешение. Если после этого установлена монотонность процесса изменени  обобщенного параметра , регистрируема  триггером 23, тогда выполн етс  этап Экстрапол ци . Далее, результат этапа Прогнозирование выводитс  на индикацию за i шагов этапа Индикаци .

Если процесс изменени  обобщенного параметра немонотонный, то это

также регистрируетс  триггером 23, и включаетс  этап Индикаци ,во врем  которого выводитс  на индикацию действительное (а не прогнозное) значение обобщенного параметра: из блока 17 - значение обобщенного параметра в момент времени TC t а затем из

блока 18 - значение обобщенного параметра в момент времени То.

Режим индикации диагностических показателей устанавливаетс  включением переключателей 72 и 74 в позици Д. Установка шага прогнозировани  производитс  переключателем 73.Включение устройства производитс  переключателем 71. Сигналы, отмеченные на диаграммах условным значком к,  вл ютс  кодированными, они показаны на диаграммах условно в виде одноразр дных . Вместо показа на диаграммах всего этапа, включающего i(j) одинаковых шагов, показываетс  1-й шаг этапа или подэтапа. Сигналы дл  последующих i(i) тагов  вл ютс  аналогичными и дл  упрощени  диаграм на фиг.2 и 3 не привод тс .

Работа устройства начинаетс  по команде с блока 7 (выход 1к) подачей управл ющего кода на генератор 2 тестов. Генератор тестов включает две уставки напр жений СВ1, СВ2 и два управл емых коммутатора 30 и 31. По сигналу с выхода 1к блока 7 разрешаетс  подключение в объекта контрол  одной из двух уставок (тестовых ступенчатых воздействий ) . К входу АЦП подключен датчик объекта контрол , с которого поступает диагностическа  информаци . По управл ющему сигналу с блока 7 (выход 2) она преобразуетс  А1Щ в цифровой код, который последовательно заноситс  в j регистров 32 блока буферной пам ти по управл ющему сигналу с блока 7 (выход 3). Таким образом , формируетс  квантованный по j шагам рабочий информативный сигнал, записанный в регистрах 32. Адресаци  блока буферной пам ти, таким образом , осуществл етс  сигналом с блока 7 по выходу 3.

В блоке пам ти словар  неисправностей расположены узлы пам ти значений сигнала по i неисправност ми (де фектам). Это так называемые эталон- |Ные значени  неисправностей, квантованные также по j интервалам. Каждый подблок эталонов организован по

5

0

5

добно блоку буферной пам ти. Информаци  в каждый подблок записана предварительно с помощью внешних устройств . Общее количество неисправностей i определ етс  заранее на основе анализа данных о надежности объекта контрол . Это число составл ют дефекты, которые когда-либо вы вл лись в данном объекте диагностировани . Количество подблоков блока 5 равно количеству этих дефектов.

После записи всей необходимой информации в блок буферной пам ти начинаетс  первый шаг подэтапа Вычисление (всего шагов j; j 1 - ). Первоначально выполн етс  первый шаг подэтапа Расчет. Во врем  этого происходит считывание информации из 1-го регистра 32 блока буферной пам ти череч мультиплексор 33 (по управл ющему сигналу 4к блока 7). Этим сигналом подключаютс  также все первые регистры подблоков 34 к входу мультиплексора 35.г

По управл ющему сигналу 5к бчока 7 сигнал с 1-го подблока блока 5 проходит в блок 6 вычитани . В блок вычитани  проходит также информаци  из 0 блока 4. Чпок 6 представл ет собой субтрактор (вмчитатель), в котором вычисл етс  диагностическа  мера рассто ни  по формуле (2). Результат из блока 6 подаетс  в блок 9 вьгчислени  обратной величины, который начинает работать по команде блока 7 с выхода 6.

Работу блока 9 рассмотрим на примере работы блока 12. Вычисленна  величина поступает в сумматор 10, а также записываетс  в регистр 36 блока 11 хранени  обратных величин по управл ющему сигналу 7 с блока 7. Пер5

0

вый шаг подэтапа Расчет закончен. Затем подобн гм образом вычисл етс  величина Rj( дл  2, 3,...,i-ro интервала подэтапа Расчет. Таким образом , информаци  считываетс  последовательно из 1-х регистров каждого из i подблоков блока 5, Следовательно , код по выходу 4к блока 7 в 1-м шаге подэтапа Вычисление не мен етс , а код с выхода 5к блока 7 соответствует номеру шага подэтапа Расчет. После окончани  i шагов подэтапа Расчет блок 11 заполнен i обратными величинами диагностической меры рассто ни . После выполнени  подэтапа Расчет начинаетс  1-й шаг

подэтапа Суммирование. Дервоначаль-1- но, в блоке 12 вычисл етс  коэффициент надежности распознавани  по формуле (5).

Блок 12 работает следующим образом . Делимое - величина R 1/L,, записываетс  в счетчик 1 (38). Запись происходит по сигналу 8к блока 7 на мультиплексор 37 блока 11. ДелиЬдАОХС

тель - сумма по данному

jj поступающа  из блока 10.

Таким образом, на счетчике 1 (38) записано посто нное число R

1/L;

iKC

а число

R:. в двоичЫ

ном коде поступает на счетчик 2 (39). Запуск вычислений - по сигналу с выхода 9 блока 7. Операци  делени  выполн етс  путем циклического вы

читани  числа В к ;; из

прерывной последовательности, содержащей число А R импульсов. Им- пульсы тактировани  поступают на элемент И-НЕ 41 с тактового генератора из блока 7 управлени  по выходу 29. В процессе каждого такого вычитани  образуетс  один из импульсов част- ного, которые суммируютс  счетчиком 3 (40) частного. Делимое обеспечиваетс  счетчиком-делителем 1, имеющим Кдо,(. А 1/L,1 . В исходном состо нии он заперт сигналом с выхо- да триггера 42. Счетчик 2 делител  работает в режиме обратного счета. До подачи импульса Пуск в счетчик

iMqicc

записываетс  число В

R

1 «и

«

Пусковой импульс включает счетчики. В момент обнулени  счетчика 2 импульс с его выхода Р повторно введет число В. Этот ке импульс Поступит на счетчик 3 частного. Процесс периодически повтор етс  до по влени  стопового импульса на выходе счетчика 1. С перебросом триггера операци  прекращаетс . Старшие разр да частного, с достаточной точностью обеспечивающие результат делени , поступают на выход блока 12.

0

5

0

5

° 5 0

5

Блок 9 вычислени  обратной величины работает аналогично. Отличие .лишь в том, что делителем  вл етс  число В R (в двоичном коде), записываемое в счетчик 2, Делимым  вл етс  число А 2 (в двоичном коде), записанное посто нно в 1-й счетчик.Дл  получени  на выходе величины RJ: 1 1/L , -как результата делени , берутс  старшие разр ды частного. Таким образом, обеспечиваетс  достаточна  точность результата делени .

Результат делени  с блока 12 поступает в демультиплексор 13. В соответствии с управл ющим кодом (выход Юк блока 7) результат делени  проходит на один из сумматоров блока 14 накоплени  (номер сумматора соответствует управл ющему коду демульти- плексора 13). Таким образом, выполн етс  первый шаг подэтапа Суммирование . Во втором шаге подэтапа Суммирование по сигналу 8к блока 7 на мультиплексор блока 11 в счетчик 1 (38) блока 12 запишетс  содерзкимое из 2-го регистра блока 11. Деление в блоке 12 начинаетс  по сигналу Пуск с выхода 9 блока 7. Результат делени  через демультиплексор 13 по сигналу Юк блока 7 поступит во 2-й сумматор блока 14. Эта операци  повторитс  i раз, пока не считаетс  последовательно вс  информаци  из i регистров блока 11. Подэтап Суммирование закончен, т.е. заполнены все i сумматоров блока 14 накоплени  в первом шаге подэтапа Вычисление. На этом первый шаг подэтапа Вычисление закончен. Далее аналогичным образом выполн ютс  остальные j шагов подэтапа Вычисление. После окончани  подэтапа Вычисление в каждые из i сумматоров блока 14 j раз поступит вычисленный коэффициент надежности распознавани , т.е. в каждом сумматоре блоJMdKP ка 14 накапливаетс  сумма W, li

по каждой из i неисправностей. Сумматор 10 очищаетс  дл  приема очередной информации сигналом с выхода 11 блока 7.

Затем начинаетс  подэтап Деление. По управл ющему сигналу 13к с блока 7 на мультиплексор 15 сумма W , i из сумматоров блока 14 последовательно (от до i IMOKC) поступает в блок

1716298

16 делени , где вычисл етс  обобщенный параметр по формуле (7). Блок

16делени  работает аналогично описанным блокам делени . Отличие лишь в с том, что делителем  вл етс  число

В j (в двоичном коде), записываемое в счетчик 2 по сигналу 12к блока 7. Делимым  вл етс  число W,;. , поступающее из блока 14 через мультиплексор ю 15. Деление начинаетс  по сигналу Пуск (выход 14 блока 7). Результат делени  записываетс  в регистры первого блока 17 пам ти обобщенного параметра по управл ющему сигналу 15 J5 блока 7. После выполнени  i шагов под- этапа Деление дл  каждой неисправности i будет подсчитан средний коэффициент надежности распознавани  по формуле (7) и результат записан в ре- 20 гистр с номером i блока 17. В блоке

17таким образом, будет сформирована матрица-столбец Ц ; Ц дл  момента времени Т Т Тд, принимаема  за

обобщенный параметр. Этап Диагности- 25 регистр 48.

рование закончен. При необходимости содержимое блока 17 может быть выведено на индикацию (включением переключателей 72, 74).

Следующее включение устройства производитс  через врем  AT в момент

времени Т

V

Устройство описанным способом отрабатывает весь этап Диагностирование. Отличие лишь в том, что матрица обобщенного параметра формируетс  в блоке 18 (по управл ющему сигналу 1бк блока 7). Последовательность работы остальных блоков аналогично описанной.

Затем выполн етс  подэтап Разрешение А. Информаци  из блока 17 считываетс  по управл ющему входу (выход 17к блока 7) через мультиплексор 47 и записываетс  через элемент ИЛИ 64 блока 7 в регистр 65 блока 7. Далее информаци  переписываетс  в первый буферный регистр 19 (в регистр 48 или 49). Информаци  из блока 17 считываетс  последовательно из всех регистров и последовательно (за i шагов ) поступает в блок 19. Выходы блока 19 подключены к информационным входам компаратора 20, выходы которого подключены к входам разрешени  записи регистров 48 и 49 блока 19. В блоках 19 и 20 происходит выделение максимального содержимого из блока 17 за i шагов путем последовательного

18

сравнени  содержимого предыдущего регистра блока 17 с содержимым последующего регистра блока 17 (т.е. 1-й сравниваетс  с 2-м, 2-й с 3-м,..., i-1-и с i-м, 1-й с логическим О). Логический О забит на последний информационный вход мультиплексора 47 блока 17.

Блоки 19 и 20 работают следующим образом. Если число А, записанное в регистр 48, больше числа В, записанного в регистр 49, тогда логическа  1 формируема  на выходе компаратора ;, поступает на вход записи регистра 49, разреша  запись следующего числа дл  сравнени  в этот регистр 49. Если число А, записанное в регистр 48, меньше числа В, записанного в регистр 49, тогда логическа  1 формируетс  на выходе компаратора и поступает на вход записи регистра 48, разреша  запись следующего числа дл  сравнени  в этот

0

5

Таким образом, происходит перебор содержимого всех регистров блока 17, и в одном из регистров 48, 49 будет максимальное содержимое из блока 17. Но после окончани  1-го шага будут заполнены оба регистра 48, 49. Дл  стирани  ненужной информации в (i + + 1)-м шаге с выхода мультиплексора 17 в регистр 19 проходит логический О, подаваемый посто нно на (1-М)-й информационный вход мультиплексора 47 блока 17. Так как логический О абсолютно всегда меньше максимального содержимого, то после сравнени  на о компараторе 20 он, по разрешающему сигналу с компаратора, запишетс  в регистр с меньшим содержимым, т.е. сотрет ненужную информацию. Таким образом , после окончани  (i+1)-ro шага в одном из регистров блока 19 будет максимальное содержимое из блока 17, а в другом будет записан логический Ч). После окончани  (1+1)-й шага Л акеиз блока 19 через элемент ИЛИ 50 запишетс  в регистр 51 блока 21 (по сигналу с выхода 18 блока 7). Этап Разрешение А закончен.

5

0

Далее аналогичным образом выполн етс  этап Разрешение В. Информаци  в этом случае считываетс  из блока 18 через мультиплексор 55 блока 18 по управл ющему сигналу 19к блока 7. За i шагов также происходит выделение

макс fl B (i+1)-M шаге ненужна  информаци  стираетс  логическим О с (i+O-ro входа мультиплексора 55 блока 18. После выполнени  (1+1)-го ша- с га максимальное содержимое из блока 19 через элемент ИЛИ 52 запишетс  в регистр 53 по управл ющему сигналу с выхода 20 блока 7.Этап Разрешение В закончен.Ю

После окончани  этапа Разрешение В содержимые регистров 52 и 53 сравниваютс  в компараторе 22 знака при поступлении синхросигнала (выход 21 блока 7). Т-триггер блока 23 находит-t5 с  в нулевом состо нии.

Если А больше В (т.е. содержимое регистра 52 %макс больше содержимого регистра 53 ак0 блока 21), то логическа  1 на выходе У компа- 20 ратора 22 знака установит триггер 23 также в состо ние 1. Если А меньше В, то логический О на выходе компаратора 22 знака не изменит первоначального (нулевого) состо ни  триг- 25 гера.

Следующее включение устройства производитс  через врем  &Т в момент времени Т Тз Тс. Устройство последовательно отрабатывает весь этап Диаг-30 ностирование. Матрица обобщенного параметра формируетс  в первом блоке 17 пам ти обобщенного параметра, стира  предыдущее содержание. Затем выполн етс  этап Разрешение С совер- $$ енно аналогично выполнению подэтапа

Разрешение А. После его окончани 

.

максимальное значение f/иакс из мат

рицы (l%f (I хран щейс  в блоке 17, будет записано в регистре А (52) бло- до ка 21. После поступлени  синхросигнала (выход 21 блока 7) на компаратор 22 знака происходит сравнение $ #а№ .

из регистра А (52) с из регистра В (53) блока 21.45

Если предыдущее состо ние триггера 23 было 1, то логический О на выходе блока 22 не изменит состо ни  триггера 23, т.е. условие (8) выпол- н етс  и процесс признаетс  монотонно убывающим ( fhw f Да ко Если предыдущее состо ние триггера было 1, то логическа  1 на выходе блока 22 ( Дакс Да)сс) перебросит Т-триггер в О. Процесс изменени  . обобщенного параметра не монотонный, горит индикатор Запрет прогноза в блоке 7.

Если предыдущее состо ние триггера 23 было О, то логическа  1 на выходе блока 22 ( f ЈdKC ) пе ребросит триггер в состо ние 1. Условие (8) выполн етс  и процесс признаетс  монотонно возрастающим

f «аи иаке f макс ) -Если при предыдущем состо нии О на выходе бло- будет логический О (jf iaico { макс ), то триггер не монотонный, горит индикатор Запрет прогноза в блоке 7. Таблица состо ни  Т-триг- гера 23 следующа 

™ Пп. I

.«и

О Q

,п

,

1

,м

5

0 $

о

5

0

где Т - вход триггера;

Qnt - выход триггера.

Этап Разрешение закончен полностью . Если горит индикатор Запрет прогноза в блоке 7, то, переключив переключатель 74 j позицию Д и включив переключатель 72, запускают режим Индикаци . В этом режиме на индикацию последовательно вывод тс  за i шагов содержимое блоков 17 и 18 и соответствующие им номера неисправностей .

Если после окончани  этапа Разрешение индикатор Запрет прогноза не горит, то начинаетс  процесс прогнозировани , который выполн етс  за i шагов этапа Экстрапол ци . В блоке 24 вычисл етс  величина приращени  по формуле (14). В первом шаге на вход А блока 24 приращени  подаетс  информаци  из 1-го регистра блока 1 7 по управл ющему сигналу 17к на мультиплексор блока 17. Одновременно на вход В блока 24 подаетс  информаци  из 1-го регистра блока 18 по управл ющему сигналу 19к на мультиплексор блока 18. Вычитание в субтракторе 24 происходит при подаче синхросигнала 22 блока 7, который формируетс  при наличии на выходе блока 23 логической 1. Если -уменьшаемое (вх.од А) больше вычитаемого (вход В), то выходной сигнал блока 24 представлен в обычном коде. Если уменьшаемое (вход А) меньше вычитаемого (вход В), то выходной сигнал субтрактора представлен в обратном коде. Результат вычитани  поступает в блок 25 умножени . По выходу 28 блока 7 в блок 25 .умножени  в двоичном коде поступает также величина

21

шага прогнозировани , установленна  предварительно с помощью переключател  74 блока 7 управлени .

Результат умножени  поступает в блок 26 экстрапол ции. В этот же блок поступает содержимое первого регистра блока 17 по управл ющему сигналу 17к на мультиплексор блока 17. В блоке 26 вычисл етс  прогнозное значение среднего коэффициента надежности распознавани  дл  1-й неисправности по формуле (13). Результат сложени  поступает в блок 27 пам ти прогнозируемого параметра и запоминаетс  в 1-м регистре по управл ющему сигналу 24 блока 7. Блок 24 включает i регистров 56 пам ти по числу неисправностей и мультиплексор 57. На этом 1-й шаг этапа Экстрапол ци  закончен.

Затем подобным образом выполн ютс  остальные шаги этапа Экстрапол ци . Номер регистров из блоков 17 и 18, из которых считываетс  информаци  дл  вычислений по Формулам (14) и (13), соответствует номеру выполн емого шага i. таким образом, после выполнени  i шагов этапа Экстрапол ци  все i регистров блока 27 будут заполнены прогнозными значени ми среднего коэффициента надежности распознавани . таким образом, в блоке 27 будет сформирована матрица прогнозируемых значений обобщенного параметра

.

Результат прогнозировани  выводитс  на индикацию за i шагов этапа Индикаци  (преключатель 74 в положении П). Клок 8 индикации включает в себ  мультиплексор 58, который коммутирует информацию из блоков 17, 18, 27 в зависимости от положени  переключател  74, дешифратор 59, выходы которого подключены к индикатору 60 среднего коэффициента надежности распознавани . На дешифратор 61 поступает код номера неисправности i (по выходу 26к блока 7). Выходы дешифратора 61 подключены к индикатору 62 номера неисправности i. Индикаторы - высоковольтные индикаторы типа ИН. В каждом шаге этапа Индикаци  на индикацию выводитс  информаци  из 1-го регистра блока 27 пам ти обобщенного параметра и номер этого регистра (т.е номер неисправности, значение прогнозируемого параметра дл  которой индицируетс ). Значени  индицируемых

98Р82Z

параметров контролируютс  и сравни- 4 ваютс  визуально с заранее известным значением , характеризующим наступление отказа в объекте или системе . Если любое из индицируемых значений превышает значение f доп это означает возможный отказ р объекте через врем  Дт по причине той не- Ю исправности, номер i которой индицируетс  вместе с |, большей f д0п. Врем  Дт будет равно (согласно (12)

15

AT At

п

где п - численное значение шага

прогнозировани ;

Дс - длительность одной смены работы оборудовани .

0

5

0

Работа устройства закончена.

Блок 7 управлени  включает регистр 63 установки шага прогнозиро- 5 вани  Си 1-9), элемент Ш1И 64, промежуточный регистр 65, тактовый генератор 66 дл  синхронитпцич работы устройства прогнозировани  и бло:ов делени , 3-входовой элемент Н 67 дл  разрешени  прохождени  тактовых м- пульсов с генератора на двоично-дес тичный многодекадчын счетчик 68, выходы которого подекадно подключены к входам перепрограммируемого узла посто нной пам ти. Ключ на элементе И 70 разрешает собственно процесс прогноз фовани . ПГПУ блока управлени  режимом программируетс  в соответствии с временными диаграммами (фиг.25 3).

На Лиг.2 угловно обозначено:

Т э - длительность под-этапа Запись ;

5

0

3 + - длительность подэтапа

ЗаТ3 + р Запись и Расчет ;

m & длительность подэтапов пись и Вычисление ;

Тп, длительность этапа Диагностирование .

На фиг.З условно обозначено:

Т.} - длительность этапа Загись ;

То,- длительность этапа Диагностирование ;

Тр длительность этапов Диагно- с стирование и Разрешение ;

Т - длительность этапов Диагностирование и Прогнозирование ;

Тu - длительность предыдущих этапов и этапа Индикаци .

23

лительность всего цикла работы ойства вычисл етс  следующим обм:

Т., - ,

Сл - длительность одного шага Запись,

Т6 j tB (i tp + + t t0) Xj,

t, - длительность одного шага

Вычисление ; tp - длительность одного шага

Ґ Расчет ;

с. - длительность одного шага Суммирование,

Те + i xtg,

tg - длительность одного шага

Деление

Тр 3 i tp,

tp - длительность одного шага Разрешение А, Разрешение В или Разрешение С

втп тр+ i. s,

tq Длиггельность одного шага Экстрапол ци ,

тм i. ЕЙ,

tn - длительность одного шага

Индикаци .

I

Длительность всего цикла диагностировани , учитыва  чистое врем  ра боты устройства, будет равна Т ЗТ,, Поэтому врем  работы устройства по полному циклу (с учетом прогнозировани  и индикации) вычисл етс  следующим образом: Т 3 Та + Тп + Т. При i 10 и j « 10 Т Ј. 1 мин.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  диагностики и прогнозировани  отказов, содержащее генератор тестов,блок аналого-цифрового преобразовани , блок буферной пам ти , блок вычислени  текущей оценки достоверности диагностировани , муль типлексор, первый и второй буферные

   2989824

   регистры, компаратор, блок пам ти словар  неисправностей, блок индикации и блок синхронизации, первый выход которого подключен к входу запуска генератора тестов, выходы которого  вл ютс  выходами дл  подключени  к входам объекта контрол , второй выход блока синхронизации подключен

   10 к стробирующему входу блока аналого- цифрового преобразовани , третий выход подсоединен к входу запуска блока вычислени  текущей оценки достоверности диагностировани , четвертый

   выход подключен к адресному входу мультиплексора, п тый выход подсоединен к первому информационному входу блока индикации, выход блока аналого-цифрового преобразовани  соеди20 нен с информационным входом блока буферной пам ти, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  устройства, в него введены блок чь-числени  обратной

   25 величины параметра, блок хранени  обратных величин параметров,сумматор, демультиплексор, блок накоплени  данных, блок делени , первый и второй блоки пам ти обобщенного пара30 метра, блок приращени  параметров, блок умножени , блок экстрапол ции, блок пам ти прогнозируемого параметра , компаратор знака и блок вычитани , входом уменьшаемого подключенный к выходу блока буферной пам ти, вход записи которого соединен с шестым выходом блока синхронизации, а входы считывани  блока буферной пам ти и блока пам ти словар  неисправдо ностей соединены с седьмым выходом блока синхронизации, восьмой выход которого соединен с адресным входом блока пам ти словар  неисправностей, выход которого подключен к входу выдс читаемого блока вычитани , выходом соединенного с информационным входом блока вычислени  обратной величины параметра, запускающий вход которого соединен с дев тым выходом

   5Q блока синхронизации, дес тый и одиннадцатый выходы которого соответственно подсоединены к входам записи и считывани  блока хранени  обратных величин параметров,информацион55 ный вход которого и информационный вход .сумматора подключены к выходу блока вычислени  обратной величины, установочный вход сумматора соединен с двенадцатым выходом блока син35

   25

   хронизации, а выход - с входом делител  блока вычислени  текущей оценки достоверности диагностировани , соединенного входом делимого с выходом блока хранени  обратных величин параметров, а выходом - с информационным входом демультиплексора, подключенного адресным входом к тринадцатому выходу блока синхронизации , а выходом - к информационным входам блока накоплени  данных, информационные выходы которого соединены с информационными входами мультиплексора , выход которого соединен с входом делимого блока делени ,вход делител  которого подключен к четырнадцатому выходу блока синхронизации, п тнадцатый выход которого соединен с входом запуска блока делени ,выходом соединенного к информационному входу первого блока пам ти обобщенного параметра и к информационному входу второго блока пам ти обобщенного параметра,- входы записи и считывани  которого подключены к шестнадцатому и семнадцатому выходам блока синхронизации соответственно, восемнадцатый и дев тнадцатый выходы которого соответственно подключены к входам записи и считывани  первого блока пам ти обобщенного параметра, выход которого соединен с вторым информационным входом блока экстрапол ции, с первым входом данных блока синхронизации

   162989826

   го блока умножени , вход множител  к торого подключен к двадцать парному выходу блока синхронизации, а выход к первому информационному входу блока экстрапол ции, подключенного входом стробировани  к двадцать второму выходу блока синхронизации, а выходом - к информационному входу блока

   JQ пам ти прогнозируемого параметра, вы ход которого соединен с вторым инфор мационным входом блока индикации, тр тий информационный вход которого и информационный вход первого буферно15 го регистра подключены к двадцать тр тьему выходу блока синхронизации,вход стробировани  первого буферного реги стра соединен с выходом компаратора, информационный вход которого и инфор

   20 мационный вход второго буферного регистра подключены к выходу первого буферного регистра, вход управлени  записью второго буферного регистра с единен с двадцать четвертым выходом

   25 блока синхронизации, двадцать п тый выход которого подключен к входу зап си блока пам ти прогнозируемого пара метра, вход считывани  которого соединен с двадцать шестым выходом бло

   30 синхронизации, двадцать седьмой выхо которого подключен к стробирующему входу второго буферного регистра, вы ходом соединенного с информационным . входом компаратора знака, стробирую- щий вход которого подключен к двадца

   и с входом уменьшаемого блока прираще- 35 восьмому выходу блока синхронизации,

   а выход - к входу данных триггера,

   ни  параметров, подсоединенного входом вычитаемого к выходу второго блока пам ти обобщенного параметра, который подключен к второму входу данных блока синхронизации, двадцатый выход которого соединен с входом стробировани  блока приращени  параметров, выходом подключенного к входу множимо40

   выходом соединенного с входом логиче ского услови  блока синхронизации, вход устройства дл  подключени  к вы ходу объекта контрол  подсоединен к информационному входу блока аналого-цифрового преобразовани .

   2989826

   го блока умножени , вход множител  которого подключен к двадцать парному выходу блока синхронизации, а выход - к первому информационному входу блока экстрапол ции, подключенного входом стробировани  к двадцать второму выходу блока синхронизации, а выходом - к информационному входу блока

   JQ пам ти прогнозируемого параметра, выход которого соединен с вторым информационным входом блока индикации, третий информационный вход которого и информационный вход первого буферно15 го регистра подключены к двадцать третьему выходу блока синхронизации,вход стробировани  первого буферного регистра соединен с выходом компаратора, информационный вход которого и инфор20 мационный вход второго буферного регистра подключены к выходу первого буферного регистра, вход управлени  записью второго буферного регистра соединен с двадцать четвертым выходом

   25 блока синхронизации, двадцать п тый выход которого подключен к входу записи блока пам ти прогнозируемого параметра , вход считывани  которого соединен с двадцать шестым выходом блока

   30 синхронизации, двадцать седьмой выход которого подключен к стробирующему входу второго буферного регистра, выходом соединенного с информационным . входом компаратора знака, стробирую- щий вход которого подключен к двадцать

   35 восьмому выходу блока синхронизации,

   выходом соединенного с входом логического услови  блока синхронизации, вход устройства дл  подключени  к выходу объекта контрол  подсоединен к информационному входу блока аналого-цифрового преобразовани .

   блок I

   ЬлокЪ Выход Выход 2 ЁыхадЗ

   Выходок Выходбк

   Выход 6

   Выход Выход 8К Выход 9 Выход Ш Выход 11 ВыходШ Выход Ш

   8ыхдд М 8ыход15

   Влок5 блок б Блок 9 блок ТО Блок 11

   блок 12 блок /J

   блок № Влок 75 Ьлок 1В

   П

   Лодэтал Вычисление (j шагоб) Лодз/ аа Подзтал Расчет  одэта Ме/т , . ,а ч IffZ3 i

   О. шагов) as

   ™ ™ Гшаео8 шаг

   Этап Миагнасг7шр08а#ие

   Ъ+ТР

   ,а ч IffZ3 i

   шагов) as

   ™ ™ Гшаео8 шаг

   Ъ+ТР

   I&.

   Фие.1

   блок 7 Выход 11 к

   Выход #у

   Выход 19 к Выход 20,

   Выход Т Выход 22 Выход 23 Выход 24 Выход 2§и

   Выход 26к Выход 27к Выход 28к Блок 17 блок 18

   блок 19 блок 20 Блок 21

   Влок гг блок 23

   блок 24 Блок 25 блок 26

   Блок 27 блок 8 (О

   бмхЩ)

   Зтап

   I Индикаци  - н/V шогоВ)

   Фие.З

   Ч

   Фиэ.%

   Редактор В.Данко

   Составитель И.Алексеев

   Техред Л.Плнйнык Корректор В.Гирн к

   Фиг. 5