×
20.01.2013
216.012.1dbb

СПОСОБ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ БЛОКОВ В НЕПРЕРЫВНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - улучшение помехоустойчивости способа поиска параметрических дефектов в непрерывных системах автоматического управления путем улучшения различимости дефектов и расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких отклонений параметров (кратных дефектов) передаточных функций блоков произвольной структуры в динамической системе с произвольным соединением блоков, а также уменьшение вычислительных затрат, связанных с вычислением диагностического признака. Поставленная задача решается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы на интервале в контрольных точках при дискретных моментах времени на входное воздействие, определяют выходные сигналы модели для каждой из контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений рассматриваемых одиночных и кратных параметрических дефектов блоков. 1 ил.
Основные результаты: Способ поиска неисправностей блоков в непрерывной динамической системе, основанный на том, что определяют время контроля T≥Т, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию системы и модели, определяют диагностический признак наличия неисправностей, по значению диагностического признака определяют неисправный параметр, отличающийся тем, что регистрируют реакцию заведомо исправной системы F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, на интервале t∈[0,Т] в k контрольных точках и n дискретных моментов времени, определяют сигналы модели для каждой из k контрольных точек и n дискретных моментов времени, полученные в результате пробных отклонений каждого из m параметров и комбинаций параметров, для чего поочередно для каждого параметра либо комбинации параметров всех динамических блоков системы вводят их пробное отклонение и находят выходные сигналы системы для тестового входного сигнала x(t), полученные выходные сигналы для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений и n дискретных значений времени P(t), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, регистрируют, определяют отклонения сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений соответствующих параметров и комбинаций параметров, от номинальных ΔP(t)=P(t)-F(t), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход контролируемой системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют сигналы контролируемой системы для k контрольных точек и n дискретных значений времени F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют отклонения сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n дискретных значений времени от номинальных значений ΔF(t)=F(t)-F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют диагностические признаки из соотношения ,по максимуму диагностического признака определяют изменившийся параметр или комбинацию изменившихся параметров.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Известен способ диагностирования динамических звеньев систем управления (патент РФ №2429518 по заявке №2010128421/08(040385), МКИ6 G05B 23/02, 2011).

Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение только одиночных параметрических дефектов и обладает невысокой различимостью дефектов, то есть низкой помехоустойчивостью.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для контроля параметров звеньев систем управления (патент РФ №2173873, МКИ6 G05B 23/02, 2001).

Недостатком этого способа и устройства является то, что они применимы только для диагностирования апериодического первого порядка, апериодического второго порядка и колебательного звеньев, а также то, что он обеспечивает определение только одиночных параметрических дефектов и применим только для контроля одиночных параметров.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение помехоустойчивости способа поиска параметрических дефектов в непрерывных системах автоматического управления путем улучшения различимости дефектов и расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких отклонений параметров (кратных дефектов) передаточных функций блоков произвольной структуры в динамической системе с произвольным соединением блоков, а также уменьшение вычислительных затрат, связанных с вычислением диагностического признака.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной системы Fj ном(tl), j=1, …, k; l=1, …, n на интервале t1∈[0,TK] в k контрольных точках при n дискретных моментах времени на входное воздействие x(t), определяют выходные сигналы модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений m рассматриваемых одиночных и кратных параметрических дефектов блоков, для чего поочередно в каждый параметр или комбинацию нескольких параметров передаточной функции всех блоков динамической системы вводят пробное отклонение и находят выходные сигналы системы для того же входного воздействия x(t), полученные в результате выходные сигналы для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений в n дискретные моменты времени Pji(tl), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n регистрируют, определяют отклонения сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений соответствующих параметров и комбинаций нескольких параметров всех структурных блоков от реакции заведомо исправной системы ΔPji(tl)=Pji(tl)-Fj ном(tl), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют сигналы контролируемой системы для k контрольных точек в n дискретные моменты времени Fj(tl), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют отклонения сигналов контролируемой системы для к контрольных точек в n дискретные моменты времени от номинальных значений

ΔFj(tl)=Fj(tl)-Fj ном(tl), j=1, …, k; l=1, …, n,

определяют диагностические признаки для каждого из m параметров и комбинаций параметров из соотношения

по максимуму значения диагностического признака определяют неисправный параметр либо комбинацию параметров.

Выражение (1) можно представить в виде:

Диагностические признаки (2) лежат в фиксированном интервале значений [0, 1], поэтому различимость двух кратных параметрических дефектов может оцениваться как разность значений соответствующих признаков.

Графическая интерпретация диагностического признака заключается в следующем: поскольку в квадратных скобках выражения (2) записано скалярное произведение двух векторов единичной длины размерностью k*n (k - число контрольных точек, n - число дискретних значений времени), то выражение в квадратных скобках есть косинус угла между этими векторами, следовательно, выражение (2) можно заменить выражением:

Ji=cos2φi,

где φi - угол между вектором единичной длины отклонений сигналов объекта диагностирования от номинальных и вектором единичной длины отклонений от номинальных сигналов модели с i-м пробным изменением параметра либо комбинации параметров.

Фактическая различимость i-го одиночного либо кратного параметрического дефекта определяется по формуле:

ΔJi=Ji-Jk,

где Ji - максимальное значение признака (значение признака i-го присутствующего в объекте одиночного либо кратного параметрического дефекта), Jk - значение ближайшего к нему по величине признака.

Поскольку заявляемый способ предполагает вычисление большого количества диагностических признаков, которое определяется количеством всех рассматриваемых комбинаций параметров, то даже незначительное уменьшение вычислительных затрат при определении признака по формуле (1) приводит к существенному снижению аппаратных или программных затрат на диагностирование. При замене диагностических признаков (патент РФ №2429518 по заявке №2010128421/08(040385), МКИ6 G05B 23/02, 2011), указывающих на дефекты своими минимальными значениями признака на диагностические признаки в заявляемом способе, указывающие на дефекты своими максимальными значениями, получаем экономию на одно вычитание при вычислении одного признака (формула (3) в патенте РФ №2429518 по заявке №2010128421/08(040385), МКИ6 G05B 23/02, 2011 и формула (2) в заявляемом способе).

Покажем, что данный способ позволяет находить кратные дефекты не только с глубиной до структурного блока, но еще и с глубиной до параметра соответствующего блока.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Способ основан на использовании пробных отклонений параметров модели непрерывной динамической системы.

Пробное отклонение параметра, максимизирующее значение диагностического признака (1) или (2), указывает на наличие дефекта в этом параметре или комбинации параметров. Область возможных значений диагностического признака лежит в интервале [0, 1].

Предлагаемый способ поиска неисправностей сводится к выполнению следующих операций:

1. В качестве динамической системы рассматривают систему, состоящую из произвольно соединенных динамических элементов, передаточные функции которых в сумме содержат m одиночных параметров и всех возможных комбинаций параметров.

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

3. Фиксируют число контрольных точек k.

4. Предварительно определяют векторы ΔPi(tl) отклонений сигналов модели в l-е дискретные моменты времени, полученные в результате i-го пробного отклонения параметра или комбинации параметров каждого из m пробных отклонений, для чего выполняют пункты 5-8.

5. 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.

6. Регистрируют реакцию системы с номинальными характеристиками Fj ном(tl), j=1, …, k; l=1, …, n на интервале tl∈[0,TK] в k контрольных точках для n дискретных моментов времени.

7. Определяют сигналы модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате пробных отклонений каждого из m параметров и комбинаций параметров блоков для n дискретных моментов времени, для чего поочередно для каждого параметра и комбинации параметров блоков динамической системы вводят пробное отклонение этого параметра либо комбинации параметров передаточной функции и выполняют пункты 5 и 6 для одного и того же тестового сигнала x(t). Полученные в результате выходные сигналы для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений при n моментах времени Pji(tl), j=1,…,k; i=1,…,m; l=1,…,n регистрируют.

8. Определяют отклонения сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков ΔPji(tl)=Pji(tl)-Fj ном(tl), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n.

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

10. Определяют сигналы контролируемой системы для k контрольных точек и n моментов времени Fj(tl), j=1, …, k; l=1, …, n, осуществляя операции, описанные в пунктах 5 и 6 применительно к контролируемой системе.

11. Определяют отклонения сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n моментов времени от номинальных значений

ΔFj(tl)=Fj(tl)-Fj ном(tl), j=1, …, k; l=1, …, n.

12. Вычисляют диагностические признаки наличия неисправного параметра либо комбинации параметров по формуле (1) или (2).

13. По максимуму значения диагностического признака определяют кратный параметрический дефект.

Поскольку диагностические признаки (1) и (2) имеют область возможных значений, ограниченную интервалом [0, 1], то разность между максимальным признаком (который указывает на кратный параметрический дефект) и ближайшим к максимальному признаку количественно характеризует различимость данного дефекта с учетом расположения параметров блоков на структурной схеме, вида и параметров передаточных функций блоков и всех условий диагностирования, при которых получены эти значения диагностических признаков (вид тестового сигнала, количество и расположение контрольных точек, количество и величина дискретных моментов времени контроля). Наилучшая различимость - когда указанная разность равна единице (в терминах векторной интерпретации нормированные векторы отклонений сигналов соответствующих этим одиночным параметрам либо комбинации параметров для пробных отклонений ортогональны). Наихудшая различимость - когда указанная разность равна нулю (в терминах векторной интерпретации нормированные векторы отклонений сигналов соответствующих этим параметрам для пробных отклонений коллинеарные). Поэтому применение нормированных диагностических признаков позволяет сравнивать результаты диагностирования для выбора оптимальных режимов поиска дефектов.

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

Передаточные функции блоков:

номинальные значения параметров: T1=5 с; K1=1; К2=1; Т2=1 с; К3=1; Т3=5 с. Определим варианты (m=63) пробных отклонений в виде одиночного уменьшения или комбинационного уменьшения коэффициентов усиления (k1, …, k3) и постоянных времени (T1, …, T3) всех блоков на 10%:

При поиске кратного дефекта в виде отклонения коэффициентов усиления на 20%: k1=0.8, k2=0.8 и k3=0.8 и в виде отклонения постоянных времени на 20%: T1=4 с, Т2=0.8 с и Т3=4 с (кратный дефект №63) в первом, втором и третьем звене, при подаче ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и времени контроля Тк=10 с, при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков, используя пробные отклонения величиной 10%, получены значения диагностических признаков по формуле (1):

Следует отметить, что способ работоспособен и при больших значениях величин пробных отклонений параметров (10-40%). Ограничением на величину пробного отклонения является необходимость сохранения устойчивости моделей с пробными отклонениями.

Максимальное значение диагностического признака J63=0.99 правильно указывает на комбинацию единовременных параметрических дефектов с различимостью: ΔJi=0.0214 (2.14%).

Способ поиска неисправностей блоков в непрерывной динамической системе, основанный на том, что определяют время контроля T≥Т, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию системы и модели, определяют диагностический признак наличия неисправностей, по значению диагностического признака определяют неисправный параметр, отличающийся тем, что регистрируют реакцию заведомо исправной системы F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, на интервале t∈[0,Т] в k контрольных точках и n дискретных моментов времени, определяют сигналы модели для каждой из k контрольных точек и n дискретных моментов времени, полученные в результате пробных отклонений каждого из m параметров и комбинаций параметров, для чего поочередно для каждого параметра либо комбинации параметров всех динамических блоков системы вводят их пробное отклонение и находят выходные сигналы системы для тестового входного сигнала x(t), полученные выходные сигналы для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений и n дискретных значений времени P(t), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, регистрируют, определяют отклонения сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений соответствующих параметров и комбинаций параметров, от номинальных ΔP(t)=P(t)-F(t), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход контролируемой системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют сигналы контролируемой системы для k контрольных точек и n дискретных значений времени F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют отклонения сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n дискретных значений времени от номинальных значений ΔF(t)=F(t)-F(t), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют диагностические признаки из соотношения ,по максимуму диагностического признака определяют изменившийся параметр или комбинацию изменившихся параметров.
СПОСОБ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ БЛОКОВ В НЕПРЕРЫВНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
СПОСОБ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ БЛОКОВ В НЕПРЕРЫВНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
СПОСОБ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ БЛОКОВ В НЕПРЕРЫВНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 23.
20.01.2013
№216.012.1dbc

Способ поиска неисправных блоков в динамической системе

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - нахождение одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической системе с произвольным их соединением, а также уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473106
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.2100

Способ поиска неисправных блоков в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу несколько неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473949
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.06.2013
№216.012.51ef

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является улучшение помехоустойчивости способа диагностирования непрерывных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486568
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.51f0

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является улучшение помехоустойчивости способа диагностирования дискретных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486569
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.51f1

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - возможность применения способа для поиска дефектов в дискретной динамической системе с произвольным соединением блоков. Результат достигается за счет того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486570
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.02.2014
№216.012.9fd2

Способ поиска неисправных блоков в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в дискретной динамической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506622
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9fd3

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа путем применения рабочего диагностирования (без использования тестового воздействия), увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506623
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.04.2014
№216.012.baa0

Способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе

Изобретение относится к диагностике систем автоматического управления. Техническим результатом является улучшение помехоустойчивости диагностирования систем управления путем улучшения различимости дефектов. Для этого регистрируют реакцию исправной и контролируемой системы, задают минимальное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513504
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.06.2014
№216.012.d1a0

Способ поиска неисправных блоков в непрерывной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519435
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.09.2014
№216.012.f369

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

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей с пробными отклонениями параметров или анализом знаков передач сигналов. Он достигается тем, что в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528135
Дата охранного документа: 10.09.2014
Показаны записи 1-10 из 190.
10.01.2013
№216.012.18ca

Способ защиты полимерных материалов от воздействия ультрафиолетового излучения

Изобретение относится к способам защиты полимерных материалов от интенсивного воздействия солнечной радиации, в том числе от ультрафиолетового излучения, и может быть использовано для защиты кровельных материалов и пленок этинолевых покрытий в открытой солнцу экспозиции. Для защиты материалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471838
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c3e

Способ получения быстросхватывающего цемента

Изобретение относится к области строительных материалов, преимущественно к способам получения цементов, характеризующихся быстрым схватыванием. Технический результат - обеспечение быстрого схватывание цемента независимо от воздействия окружающей среды. В способе получения быстросхватывающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472724
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1dbc

Способ поиска неисправных блоков в динамической системе

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - нахождение одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической системе с произвольным их соединением, а также уменьшение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473106
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.2100

Способ поиска неисправных блоков в дискретной динамической системе

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу несколько неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473949
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.248c

Комбинированная адаптивная система управления для нестационарных динамических объектов с наблюдателем

Изобретение относится к технической кибернетике и может быть использовано при автоматическом управлении нестационарными скалярными априорно неопределенными динамическими объектами циклического действия. Технический результат - обеспечение работоспособности и асимптотической устойчивости при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474858
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2826

Комбинированная робастная система управления для нестационарных динамических объектов

Изобретение относится к системам управления динамическими объектами. Технический результат заключается в обеспечении диссипативной устойчивости рассматриваемой системы для неустойчивых объектов с непериодическими внешними и параметрическими возмущениями. Он достигается тем, что предложена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475798
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.06.2013
№216.012.4cfb

Фильтр скважинный самоочищающийся

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Устройство включает корпус, фильтрующий элемент, ультразвуковой излучатель, соединенный через кабель с источником электроэнергии, находящимся на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485289
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d49

Способ изготовления подшипника скольжения

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых изделий намоткой и может быть использовано для изготовления подшипника скольжения. Способ включает нанесение полимерной композиции на внутреннюю цилиндрическую часть и фланец в виде покрытия путем заполнения зазора между фланцем и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485367
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e31

Стенд для исследования запирающей способности забоек взрывных скважин

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и предназначено для моделирования процессов, происходящих во взрывной полости скважин при ведении взрывных работ. Стенд включает камеру высокого давления, закрытую сверху крышкой, и измерительный комплекс. В крышку вмонтирован шаровой кран,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485599
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5132

Способ изготовления подшипника скольжения

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых изделий намоткой и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения. Способ изготовления подшипника скольжения заключается в намотке тканной ленты на вращающуюся оправку с пропиткой тканной ленты полимерным связующим с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486379
Дата охранного документа: 27.06.2013
+ добавить свой РИД