SU297034A1 - Способ контроля линейных динамических систем - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и контрольно-измерительной техники и может быть использовано в аппаратуре контрол  дл  определени  степени работоспособности линейных динамических систем и дл  обнаружени  в них неисправностей.

При контроле линейных динамических систем обычно известны вид передаточной функции системы, номинальные значени  ее параметров и допуски дл  отклонений каждого из параметров передаточной функции. Под определением степени работоспособности контролируемой системы и обнаружением неисправностей понимаетс  определение в течение определенного промежутка времени и с минимумом экономических затрат величины отклонений дл  каждого из измен ющихс  параметров и вы вление тех параметров, у которых отклонени  лежат вне допуска. Известен способ контрол , в котором на входы системы последовательно подают стимулирующие гармонические сигналы, частоты которых выбирают исход  из нечувствительности частотной характеристики системы (вещественной или мнимой) к отклонени м соответствующего параметра, и замер ют реакцию только на выходе системы. После того, как поданы все контрольные сигналы (число их равно числу контролируемых параметров )причину неисправности приписывают тому параметру.

реакци  на контрольный сигнал которого лежит в допустимых пределах, а реакции на остальные контрольные сигналы выщли за допуски .

При одновременном выходе за поле допусков нескольких параметров известный способ не дает возможности их различить, дл  этого потребуютс  дополнительные проверки, что удлин ет врем  контрол . При данном способе обнарул ени  неисправностей ничего нельз  сказать о количественной величине отклонений параметров от номинальных значений. Кроме того, контроль занимает сравнительно больщой отрезок времени, так как в любом

случае неисправность обнаруживаетс  только после подачи всех контрольных сигналов и измерени  реакции на выходе производ тс  каждый раз после окончани  переходных процессов в системе, так как используетс  частотна  характеристика.

Предлагаемый способ контрол  отклонений параметров линейных динамических систем базируетс  на использовании чувствительности выходного сигнала контролируемой системы к отклонени м параметров, при этом используетс  чувствительность временной реакции на выходе системы, а не чувствительность частотной характеристики. переключением входного сигнала от максимального до минимального уровней при достижении сигналом на выходе модели контролируемой системы расчетных значений и фиксируют величину разности сигналов на выходе контролируемой системы и ее модели и значение функции чувствительности контролируемого параметра в момент равенства нулю выходных сигналов модели чувствительности по всем параметрам, кроме контролируемого. При этом становитс  возможным определ ть численные значени  отклонений параметров по величине отклонений выходного сигнала в заданный момент времени и по ним судить о степени работоспособности контролируемой системы, о наличии неисправных элементов и прогнозировать будущие неисправности , всегда однозначно указать все параметры , которые имеют в момент контрол  недопустимые отклонени , путем сравнени  полученных величин с соответствующими значени ми допусков, уменьшить врем  контрол  и вести контроль только по одному выходному сигналу системы На фиг. 1 приведена блок-схема, по сн юща  предлагаемый способ контрол , где } - контролируема  система, 2 - вспомогательна  модель, ее выходными сигналами  вл ютс  текущие значени  функций чувствительности по каждому параметру контролируемой системы HI (/), Я2 (t),....Hm (t) и сигнал модели контролируемой системы i/o вых (О при номинальных значени х ее параметров; 3 - устройство (блок), которое фиксирует моменты достижени  сигналом опорных значений и выдает сигнал на переключение ключа 4 с одного уровн  входного сигнала на другой. На фиг. 2 показан вид стимулирующего сигнала , где - fy - максимальный и минимальный посто нные уровни сигнала { , izn. - моменты переключени  сигнала дл  контрол  /-ГО параметра, 1ц-момент контрол  отклонений /-ГО параметра. Предлагаемый способ контрол  отклонений параметров линейных динамических систем состоит из двух этапов подготовительного (I) и собственно контрол  (П). Подготовительный этап производитс  дл  заданного типа контролируемой системы один раз. Результаты этого этапа используютс  многократно при контроле серии однотипных объектов и при повторном контроле одной и той же системы. На I этапе, зна  общий вид передаточной функции контролируемой системы и номинальные значени  ее параметров, стро т электрическую модель контролируемой системы (при номинальных значени х параметров) и модели чувствительности выходной реакции контролируемой системы к изменени м интересующих параметров. Эти .модели можно объединить в одну вспомогательную 2, выходными сигналами которой будут номинальна  выходна  реакци  контролируемой системы i/OBbix(0 и текущие значени  функций увствительности H(t), Н {t),....Hm (f)- Посе составлени  модели определ ют необходиое число п и моменты переключени  стимуирующих сигналов, при которых каждый из их в момент tij (см. фиг. 2) в наибольшей тепени выделит в выходном сигнале контроируемой линейной динамической системы сотавл ющую , обусловленную отклонением олько одного параметра. Дл  этого расчет ведут из услови , чтобы к заданному моменту времени контрол  стимулирующий сигнал максимизировал функцию чувствительности по одному параметру, а функции чувствительности do всем остальным параметрам обращал в нуль. Получаемые временные моменты не  вл ютс  крагными между собой, а число их зависит от числа контролируемых параметров, что делает устройство формировани  входных сигналов довольно слолшым. Поэтому предлагаетс  переключать входной стимулирующий сигнал с максимального посто нного уровн  на минимальный и обратно не по достижении определенного момента времени, а по достижении реакции Ug вых (О на каждый скачок входного сигнала определенной опорной величины. Опорные величины выходного сигнала t/OBbix(0 есть не что иное, как значени  этого сигнала в моменты переключени . Поэтому после определени  моментов переключени  стимулирующих сигналов рассчитываютс  опорные значени  выходного сигнала модели контролируемой системы. В устройстве 3 опорные величины могут быть выставлены с помощью эталонных напр жений . Далее рассчитывают максимизируемые величины функций чувствительности HJJ (tij) /.макс j oTOpbie необходимы дл  получени  отклонений параметров. На этом предварительный этап заканчиваетс . П этап - собственно контроль - состоит в следующем. Вход вспомогательной модели соедин ют с входом контролируемой системы. Выходной сигнал вспомогательной модели, совпадающий с f/OBbix(0. и выходной сигнал контролируемой системы подают на вычитающее устройство дл  получени  разности (0- В блоке 3 выставл ют начальные услови  дл  фиксировани  моментов достижени  сигналом t/OBbix(0 опорных величин, чтобы в момент tij получить отклонение дл  значений первого контролируемого параметра . Затем в момент г О к входу контролируемой системы и вспомогательной модели подключают посто нный уровень (/макс ( фиг. 2). Когда реакци  на выходе модели контролируемой системы Uo вых (О достигнет первой опорной величины, сигналом с блока 3 переключают ключ 4 на второй уровень- (умиц При достижении t/OBbix(0 второго опорного значепи  снова сигналом с блока 3 происходит переключение ключа 4. И так до тех пор, пока сигнал f/o вых (О не достигнет последней опорной величины. При этом произойдет последнее переключение стимулирующего сигнала.

Так как на выходе вспомогательной модели 2 имеютс  текущие значени  всех функций чувствительности, то требуемое врем  контрол  /1,- фиксируют в тот момент, когда величины функций чувствительности по всем параметрам , кроме контролируемого, достигнут с заданной точностью нул .

В этот момент определ ют величину разности А t/Bbixj ()- После этого она делитс  на величину //// (рассчитанную на I этапе) и получают отклонение одного контролируемого параметра.

(iij)

А, //мр

Таким образом получают величину отклонени  одного параметра. Дл  определени  величины другого параметра в блоке 3 выставл ют новые начальные услови  дл  формировани  следующего стимулирующего сигнала и став т ключ 4 в положение дл  подачи максимального уровн  сигнала. Процесс повтор етс  и через врем  ttj получают величину отклонени  дл  следующего параметра. Через

гп

врем  2 г где (ц - врем , требуемое

на получение величины отклонени  параметра будут проконтролированы отклонени  всех параметров.

В случае если в системе требуетс  контролировать отклонение двух параметров, процесс контрол  можно упростить, так как обычно оба стимулирующих сигнала должны иметь одно переключение. При этом блок 3 можно исключить. В момент t О на вход контролируемой системы и ее вспомогательной модели подают одни из уровней входного

сигнала. Затем в некоторый момент времени производ т переключение сигнала на другой уровень. Этот момент фиксирован, его определ ют предварительно, исход  из требуемой

точности и требуемого времени контрол . Измерение отклонени  А(7вых (t) производ т в те моменты времени, когда либо одна, либо друга  функции чувствительности проход т через нуль. Дел  полученные величины отклонений выходного сигнала контролируемой системы от номинального АС/вых, (l), At/B.,ix2 (2)

на соответствующие величины функций чувствительности , которые рассчитываютс  предварительно , получают отклонени  каждого из

контролируемых параметров.

И в этом случае дл  заданного типа контролируемой системы расчет вспомогательной модели, момента переключени  и величины функций чувствительности в момент контрол 

производ т лищь один раз на подготовительном этапе.

Предмет изобретени 

Способ контрол  линейных динамических

систем путем подачи стимулирующих сигналов на контролируемую систему, ее модель и модель функций чувствительности по каждому из параметров контролируемой системы, отличающийс  тем, что, с целью повыщени 

помехоустойчивости и упрощени  процесса контрол , формируют стимулирующий сигнал переключением входного сигнала от максимального до минимального уровней по достижении сигналом на выходе модели контролируемой системы расчетных значений и фиксируют величину разности сигналов на выходе контролируемой системы и ее модели и значение функции чувствительности контролируемого параметра в момент равенства нулю

выходных сигналов модели чувствительности по всем параметрам, кроме контролируемого.

H,/tl НгМ

НтШ