×
13.07.2018
218.016.70c4

Результат интеллектуальной деятельности: Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к диагностике автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования сигналов. Также определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели и контролируемой системы. Попарно сравнивают элементы вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели. Вычисляют бинарные диагностические признаки. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом. Снижаются аппаратные и вычислительные затраты. 1 ил.

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.

Известен способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе: пат. 2461861 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.С. - №2011140376/08; заявл. 04.10.2011; опубл. 20.09.2012, Бюл. №26).

Недостатком этого способа является то, что он использует вычисление знаков передач сигналов от выходов блоков до контрольных точек.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала (Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала: пат. 2528135 Рос. Федерация: МПК7 G05B 23/02 (2006.01) / Шалобанов С.С. - №2013144231/08; заявл. 01.10.2013; опубл. 10.09.2014, Бюл. №25).

Недостатком этого способа является то, что он предполагает использование сложных диагностических признаков наличия дефекта в структурном блоке системы.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является уменьшение аппаратных и вычислительных затрат, связанных с реализацией вычисления диагностических признаков наличия дефекта.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы ƒj ном(t), j=1, …, k на интервале t∈[0,TK] в k контрольных точках, и определяют интегральные оценки выходных сигналов F j ном(α), j=1, …, k 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 с весами e-αt, где , путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют, фиксируют число m блоков системы, определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек и каждой из m позиций входного сигнала, полученные в результате смены позиции входного сигнала после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической системы перемещают место подачи входного сигнала на выход каждого блока, подают через сумматор входной сигнал и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра α и входного сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с различной (зафиксированной на выходах разных блоков) позицией входного сигнала Yji(α), j = 1, …, k; i = 1, …, m регистрируют, определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков ΔYji(α)=Yji(α)-Fj ном(α), j=1, …, k; i=1, …, m, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков singn(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра интегрирования α, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для к контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fj ном(α), j=1, …, k, определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j = 1, …, k.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков i-го блока sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

Поскольку операция ≡ есть операция эквивалентности, то выражение (1) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов sign(ΔYji(α)), j=1, …, k и sign(ΔFj(α)), j = 1, …, k для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора топологических связей i-го блока inv(sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

Поскольку операция ≡ есть операция эквивалентности, то выражение (2) принимает значение 1 только в том случае, когда все элементы векторов inv(sign(ΔYji(α))), j=1, …, k. и sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, для каждой контрольной точки попарно равны.

Затем производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

Первое слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате перемещения позиции входного сигнала, второе слагаемое формулы (3) принимает значение 1, если знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы от номинальных значений совпадают с инвертированными элементами вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала. Инверсия вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков учитывает возможность проявления дефекта одного и того же блока как со знаком плюс (например увеличение значения параметра блока), так и со знаком минус (например уменьшение значения параметра блока).

По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

Таким образом, предлагаемый способ поиска неисправного блока сводится к выполнению следующих операций:

1. В качестве динамической системы рассматривают систему, состоящую из произвольно соединенных m динамических блоков.

2. Предварительно определяют время контроля ТКТПП, где ТПП - время переходного процесса системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.

3. Определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения .

4. Фиксируют число контрольных точек k.

5. Предварительно определяют векторы знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели sing(ΔYi(α)), i = 1, …, m, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после i-го блока каждого из m блоков для номинальных значений параметров передаточных функций блоков и определенного выше параметра α, для чего выполняют пункты 6-10.

6. Подают тестовый сигнал x(t) (единичный ступенчатый, линейно возрастающий, прямоугольный импульсный и т.д.) на вход системы управления с номинальными характеристиками. Принципиальных ограничений на вид входного тестового воздействия предлагаемый способ не предусматривает.

7. Регистрируют реакцию системы ƒj ном(t), j=1, …, k, на интервале t∈[0,ТК] в k контрольных точках и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k, системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование выходных сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек с весами e-αt, где , для чего сигналы системы управления подают на первые входы k блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальный сигнал e-αt, выходные сигналы к блоков перемножения подают на входы k блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тκ, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов Fj ном(α), j=1, …, k регистрируют.

8. Определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической системы перемещают позицию входного сигнала на выход блока, подают через сумматор входной сигнал и выполняют пункты 6 и 7 для одного и того же входного сигнала x(t). Полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждой из m моделей с перемещенной позицией входного сигнала Yji(α), j=1, …, k; i=1, …, m, регистрируют.

9. Определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала со входа на позицию после каждого из соответствующих блоков ΔYji(α) = Yji(α)-Fj ном (α), j=1, …, k; i=1, …, m.

10. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате перемещения позиции входного сигнала на позицию после каждого из соответствующих блоков sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i=1, …, m.

11. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t).

12. Определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k, осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7 применительно к контролируемой системе.

13. Определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α) = Fj(α)-Fj ном (α), j=1, …, k.

14. Определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений sign(ΔFj(α)), j=1, …, k.

15. Производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока sign(ΔYji(α)), j=1, …, k; i =1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

16. Производят операцию попарного сравнения элементов инверсии вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате смены позиции входного сигнала i-го блока inv(sign(ΔYji(α))), j=1, …, k; i=1, …, m, и вектора знаков отклонений интегральных оценок sign(ΔFj(α)), j=1, …, k, по формуле:

17. Производят вычисление бинарных диагностических признаков из соотношения:

18. По единичному значению бинарного диагностического признака определяют структурный блок с дефектом.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефекта для системы, структурная схема которой представлена на рисунке (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).

Передаточные функции блоков:

; ; ,

номинальные значения параметров: k1=1; T1=5 с; k2=1; Т2=1 с; k3=1; Т3=5 с.

При поиске одиночного дефекта в виде отклонения постоянной времени Т1=4с (дефект №1) в первом звене путем подачи ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметра α=0.5 и Тκ=10 с получены значения бинарных диагностических признаков наличия дефекта по формуле (3) при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков. Дефект, вычисленный по формуле (3), дает следующие значения бинарных диагностических признаков: J1=1; J2=0; J3=0.

Моделирование процессов поиска дефектов во втором и третьем блоках для данного объекта диагностирования, при том же параметре интегрирования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения бинарных указателей:

При наличии дефекта в блоке №2 (в виде уменьшения параметра Т2 на 20%, дефект №2): J1=0; J2=1; J3=0.

При наличии дефекта в блоке №3 (в виде уменьшения параметра Т3 на 20%, дефект №3): J1=0; J2=0; J3=1.

Единичное значение бинарного диагностического признака во всех случаях правильно определяет дефектный блок.


Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 115 items.
25.08.2017
№217.015.b0e4

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе. Для поиска топологического дефекта фиксируют определенное число возможных неисправностей, определяют время контроля сравнительно со временем переходного процесса, определяют параметр интегрального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613402
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b378

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способам поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе. Для поиска неисправного блока на основе пробных отклонений фиксируют определенное число динамических элементов системы, определяют время контроля, параметр интегрального преобразования сигналов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613630
Дата охранного документа: 21.03.2017
25.08.2017
№217.015.b413

Крепежный элемент

Изобретение относится к машиностроению и строительству и может быть использовано в различных узлах резьбового крепления строительных конструкций и узлов деталей машин и механизмов. Техническим результатом является повышение надежности и долговечности крепежного элемента. В крепежном элементе,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613873
Дата охранного документа: 21.03.2017
25.08.2017
№217.015.b9c9

Многоканальный трубопровод

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, в частности к химическим, металлургическим, нефтепроводам и газопроводам. Технической задачей изобретения является повышение надежности и долговечности многоканального трубопровода. Многоканальный трубопровод содержит наружную трубу и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615043
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.bc33

Способ перемешивания сталефибробетонной смеси с равномерно-ориентированными дисперсно-армирующими элементами

Способ относится к области строительства и может быть использован при получении сталефибробетонной смеси с равномерно-ориентированными дисперсно-армирующими элементами при изготовлении монолитных железобетонных конструкций. Технический результат заключается в придании металлическим армирующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616033
Дата охранного документа: 12.04.2017
25.08.2017
№217.015.bc49

Водоочиститель для получения талой питьевой воды

Изобретение относится к устройствам для доочистки воды. Водоочиститель для получения талой питьевой воды включает зону подачи воды, зону замораживания с морозильной камерой 1, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с отделяющим лед элементом и раздельные патрубки 2 для вывода талой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616081
Дата охранного документа: 12.04.2017
25.08.2017
№217.015.c039

Способ поиска топологического дефекта в дискретной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в дискретной динамической системе на основе введения пробных отклонений. Для поиска дефекта предварительно определяют время контроля с учетом времени переходного процесса для номинальных значений параметров, определяют параметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616499
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0a2

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе пробных отклонений. Для поиска топологического дефекта фиксируют определенное число возможных неисправностей, определяют время контроля сравнительно со временем переходного процесса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616512
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0ab

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений. Для поиска топологического дефекта определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы, одновременно подают тестовый или рабочий сигнал на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616501
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c2e4

Смеситель для пастообразных композиций

Изобретение относится к устройству для приготовления пастообразных композиций и может найти применение в пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель для пастообразных композиций содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана, с размещенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618054
Дата охранного документа: 02.05.2017
Showing 11-20 of 25 items.
25.08.2017
№217.015.b0e4

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе. Для поиска топологического дефекта фиксируют определенное число возможных неисправностей, определяют время контроля сравнительно со временем переходного процесса, определяют параметр интегрального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613402
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b378

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способам поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе. Для поиска неисправного блока на основе пробных отклонений фиксируют определенное число динамических элементов системы, определяют время контроля, параметр интегрального преобразования сигналов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613630
Дата охранного документа: 21.03.2017
25.08.2017
№217.015.c039

Способ поиска топологического дефекта в дискретной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в дискретной динамической системе на основе введения пробных отклонений. Для поиска дефекта предварительно определяют время контроля с учетом времени переходного процесса для номинальных значений параметров, определяют параметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616499
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0a2

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе пробных отклонений. Для поиска топологического дефекта фиксируют определенное число возможных неисправностей, определяют время контроля сравнительно со временем переходного процесса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616512
Дата охранного документа: 17.04.2017
25.08.2017
№217.015.c0ab

Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к способу поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений. Для поиска топологического дефекта определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы, одновременно подают тестовый или рабочий сигнал на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616501
Дата охранного документа: 17.04.2017
09.06.2018
№218.016.6054

Способ поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправностей в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений фиксируют неисправности, определяют время контроля и параметр преобразования сигналов. В качестве динамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656923
Дата охранного документа: 07.06.2018
25.06.2018
№218.016.6657

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

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в дискретной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля, фиксируют число контрольных точек системы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658547
Дата охранного документа: 21.06.2018
26.07.2018
№218.016.74ff

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число динамических элементов системы, определяют время контроля, используют тестовый сигнал на определенном интервале,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662380
Дата охранного документа: 25.07.2018
11.10.2018
№218.016.9079

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала. Для поиска неисправного блока фиксируют число динамических элементов, входящих в состав системы, определяют время контроля, используют входной сигнал, фиксируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669035
Дата охранного документа: 05.10.2018
29.12.2018
№218.016.ad33

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676365
Дата охранного документа: 28.12.2018
+ добавить свой РИД