Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2486569C1 - Method to search for faulty block in discrete dynamic system - Google Patents

Method to search for faulty block in discrete dynamic system Download PDF

Info

Publication number
RU2486569C1
RU2486569C1 RU2012120459/08A RU2012120459A RU2486569C1 RU 2486569 C1 RU2486569 C1 RU 2486569C1 RU 2012120459/08 A RU2012120459/08 A RU 2012120459/08A RU 2012120459 A RU2012120459 A RU 2012120459A RU 2486569 C1 RU2486569 C1 RU 2486569C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discrete
signals
integration
parameters
estimates
Prior art date
Application number
RU2012120459/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Воронин
Сергей Сергеевич Шалобанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет"
Priority to RU2012120459/08A priority Critical patent/RU2486569C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2486569C1 publication Critical patent/RU2486569C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: information technologies.SUBSTANCE: previously a reaction of a knowingly good time-discrete system is registered for discrete beats of diagnostics with discrete permanent pitch in the observation interval at reference points, and integral estimates of output signals of the discrete system are determined repeatedly (simultaneously) for the values of the discrete integration parameter. For this purpose at the moment of test signal supply to the inlet of the discrete system with rated characteristics, simultaneously discrete integration of control system signals is started with the pitch in seconds for integration parameters in each of the reference points with weights with the pitch in seconds, by supplying of control system signals to the first inlets of the multiplication blocks. Discrete exponential signals are supplied to the second inputs of the multiplication blocks with the pitch in seconds for discrete integration blocks, output signals of the multiplication blocks are supplied to the inputs of the discrete integration blocks with the pitch in seconds. Integration is stopped at the moment of time, estimates of output signals produced as a result of discrete integration are registered. The number of considered single defects of blocks is fixed, integral estimates of model signals are determined for each of the reference points and parameters of discrete integration, produced as a result of test deviations of parameters of each block. For this purpose in turns for each block of the discrete dynamic system they introduce test deviation of the parameter of its discrete transfer function, and integral estimates of output signals of the system are found for parameters of discrete integral conversions and the test signal. Estimates of output signals produced as a result of discrete integration for each of the reference points, every test deviation and every parameter of discrete integration are registered. Deviations of integral estimates of discrete model signals are determined, being produced as a result of test deviations of parameters of appropriate structural blocks, the rated values of deviations of integral estimates of discrete model signals are determined, being produced as a result of test deviations of parameters of appropriate blocks for parameters of discrete integration. The system with rated characteristics is replaced with a controlled one, an identical test signal is supplied to the inlet of the system, integral estimates are determined for signals of the controlled discrete system for reference points and for parameters of the discrete integration. Deviations of integral estimates of controlled discrete system signals are determined for reference points and parameters of discrete integration from rated values. Rated values of deviations of integral estimates of controlled discrete system signals are determined for parameters of discrete integration, diagnostic criteria are determined with parameters of discrete integration, by the minimum value of the diagnostic criterion, a faulty block is determined.EFFECT: improved noise immunity of the method for diagnostics of discrete systems of automatic control by improvement of defects observability.1 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов.The invention relates to the field of monitoring and diagnosing automatic control systems and their elements.

Известен способ поиска неисправного блока в динамической системе (Патент на изобретение №2439648 от 10.01.2012 по заявке №2010142159/08(060530), МКИ6 G05B 23/02, 2012), основанный на многократном интегрировании выходного сигнала блока с весами e α l t

Figure 00000001
, где αl - вещественная константа, l - количество констант.A known method of finding a faulty unit in a dynamic system (Patent for the invention No. 2439648 dated 01/10/2012 according to the application No. 201042159/08 (060530), MKI 6 G05B 23/02, 2012), based on the multiple integration of the output signal of the block with the scales e - α l t
Figure 00000001
, where α l is a real constant, l is the number of constants.

Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение дефектов только в непрерывной динамической системе.The disadvantage of this method is that it provides defect detection only in a continuous dynamic system.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе (Патент на изобретение №2444774 от 10.03.2012 по заявке №2011101271/08(001575), МКИ6 G05B 23/02, 2012).The closest technical solution (prototype) is a method for finding a faulty unit in a discrete dynamic system (Patent for the invention No. 2444774 dated 03/10/2012 by application No. 20111101271/08 (001575), MKI 6 G05B 23/02, 2012).

Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает определение дефектов с невысокой различимостью, то есть обладает невысокой помехоустойчивостью.The disadvantage of this method is that it provides the identification of defects with low distinguishability, that is, it has a low noise immunity.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является улучшение помехоустойчивости способа диагностирования дискретных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов. Это достигается путем применения многократного вычисления интегральных оценок динамических характеристик для нескольких различных значений параметра интегрирования α1, α2…αn.The technical problem to which this invention is directed is to improve the noise immunity of the method for diagnosing discrete automatic control systems by improving the distinguishability of defects. This is achieved by repeatedly calculating the integral estimates of the dynamic characteristics for several different values of the integration parameter α 1 , α 2 ... α n .

Поставленная задача достигается тем, что предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы fjном(t), j=1, 2…, k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts·N) в k контрольных точках, и многократно определяют (одновременно) интегральные оценки выходных сигналов F j н о м ( α l ) = t = 1 N f j н о м ( t ) e α l t T S

Figure 00000002
, j=1, …, k, l=1, …, n дискретной системы для n значений параметра дискретного интегрирования αl, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование сигналов системы управления с шагом Ts секунд для n параметров интегрирования в каждой из k контрольных точек с весами e α l t T S
Figure 00000003
с шагом Ts секунд, путем подачи на первые входы k·n блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретные экспоненциальные сигналы e α l t T S
Figure 00000004
с шагом Ts секунд для n блоков дискретного интегрирования, выходные сигналы k·n блоков перемножения подают на входы k·n блоков дискретного интегрирования с шагом Ts секунд, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов F j н о м ( α l )
Figure 00000005
, j=1, …, k; l=1, …, n регистрируют, фиксируют число m рассматриваемых одиночных дефектов блоков, определяют интегральные оценки сигналов модели для каждой из k контрольных точек и n параметров дискретного интегрирования, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы вводят пробное отклонение параметра его дискретной передаточной функции и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для n параметров дискретных интегральных преобразований αl и тестового сигнала x(t), полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек, каждого из m пробных отклонений и каждого из n параметров дискретного интегрирования P j i ( α l ) = t = 1 N P j i ( t ) e α l t T S
Figure 00000006
, j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n регистрируют, определяют отклонения интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученных в результате пробных отклонений параметров соответствующих структурных блоков Δ P j i ( α l ) = P j i ( α l ) F j н о м ( α l )
Figure 00000007
, j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученных в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков для n параметров дискретного интегрирования из соотношенияThe problem is achieved by pre-registering the reaction of a known-good discrete in time system fjnom(t), j = 1, 2 ..., k for N discrete diagnostic clock cycles t∈ [1, N] with a discrete constant step Ts on the observation interval [0, Tk] (where Tk= Ts· N) at k control points, and the integral estimates of the output signals are repeatedly determined (simultaneously) F j n about m ( α l ) = t = one N f j n about m ( t ) e - α l t T S
Figure 00000002
, j = 1, ..., k, l = 1, ..., n of the discrete system for n values of the parameter of discrete integration αlwhy, at the time of supplying a test signal to the input of a discrete system with nominal characteristics, discrete integration of the control system signals with a step of Ts seconds for n integration parameters at each of k control points with weights e - α l t T S
Figure 00000003
 with a step Ts of seconds, by applying to the first inputs k · n blocks of multiplication of signals of the control system, discrete exponential signals are fed to the second inputs of the blocks of multiplication e - α l t T S
Figure 00000004
with a step of Ts seconds for n discrete integration blocks, the output signals k · n of multiplication blocks are fed to the inputs k · n of discrete integration blocks with a step of Ts seconds, the integration is completed at time Ttoobtained as a result of discrete integration of the output signal estimate F j n about m ( α l )
Figure 00000005
, j = 1, ..., k; l = 1,. of a block of a discrete dynamic system, a test deviation of the parameter of its discrete transfer function is introduced and integral estimates of the system output signals are found for n parameters of discrete integral transformations αl and test signal x (t) obtained as a result of discrete integration of the output signal estimate for each of k control points, each of m test deviations, and each of n discrete integration parameters P j i ( α l ) = t = one N P j i ( t ) e - α l t T S
Figure 00000006
, j = 1, ..., k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n register, determine the deviation of the integrated estimates of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding structural blocks Δ P j i ( α l ) = P j i ( α l ) - F j n about m ( α l )
Figure 00000007
, j = 1, ..., k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n determine the normalized values of the deviations of the integrated estimates of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks for n parameters of discrete integration from the relation

Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = 1 k Δ P r i 2 ( α l ) ,                                      ( 1 )

Figure 00000008
Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = one k Δ P r i 2 ( α l ) , ( one )
Figure 00000008

замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек и для n параметров дискретного интегрирования αl: Fjl), j=1, …, k; l=1, …, n определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек и n параметров дискретного интегрирования от номинальных значений ΔFjl)=Fjl)-Fj номl), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок дискретной системы для n параметров дискретного интегрирования из соотношенияreplace the system with the nominal characteristics of the controlled one, a similar test signal x (t) is supplied to the input of the system, determine the integral estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points and for n discrete integration parameters αl: Fjl), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n determine the deviations of the integral estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points and n parameters of discrete integration from the nominal values ΔFjl) = Fjl) -Fj noml), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n, determine the normalized values of the deviations of the integral estimates of the discrete system for n parameters of discrete integration from the relation

Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = 1 k Δ F r 2 ( α l ) ,                                       (2)

Figure 00000009
Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = one k Δ F r 2 ( α l ) , (2)
Figure 00000009

определяют диагностические признаки при n параметрах дискретного интегрирования из соотношенияdetermine diagnostic features with n parameters of discrete integration from the relation

J i = 1 n l = 1 n { 1 [ j = 1 k Δ P ^ j i ( α l ) Δ F ^ j ( α l ) ] 2 } ,   i = 1 ,   m ,          ( 3 )

Figure 00000010
J i = one n l = one n { one - [ j = one k Δ P ^ j i ( α l ) Δ F ^ j ( α l ) ] 2 } , i = one ... , m , ( 3 )
Figure 00000010

по минимуму значения диагностического признака определяют неисправный блок.at a minimum, the values of the diagnostic symptom determine the faulty unit.

Таким образом, предлагаемый способ поиска неисправного блока сводится к выполнению следующих операций:Thus, the proposed method for finding a faulty unit is reduced to performing the following operations:

1. В качестве дискретной динамической системы рассматривают систему, например с дискретной интерполяцией нулевого порядка, с шагом дискретизации Ts, состоящую из произвольно соединенных динамических блоков, с количеством рассматриваемых одиночных дефектов блоков m.1. As a discrete dynamic system, consider a system, for example, with discrete interpolation of zero order, with a sampling step Ts, consisting of randomly connected dynamic blocks, with the number of single block defects considered m.

2. Предварительно определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса дискретной системы. Время переходного процесса оценивают для номинальных значений параметров динамической системы.2. Pre-determine the monitoring time T To ≥T PP , where T PP - the transition process of a discrete system. The transient time is estimated for the nominal values of the parameters of the dynamic system.

3. Определяют n параметров, кратных 5/Tk многократного интегрирования сигналов.3. Determine n parameters that are multiples of 5 / T k multiple signal integration.

4. Фиксируют число контрольных точек k.4. Fix the number of control points k.

5. Предварительно определяют нормированные векторы Δ P ^ j i ( α l )

Figure 00000011
интегральных оценок отклонений сигналов дискретной модели, полученные в результате пробных отклонений параметров i-го блока каждого из m блоков и номинальных значений параметров передаточных функций остальных блоков и n определенных выше параметров αl, для чего выполняют пункты 6-10.5. Predefined normalized vectors Δ P ^ j i ( α l )
Figure 00000011
integral estimates of the deviations of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the i-th block of each of m blocks and the nominal values of the parameters of the transfer functions of the remaining blocks and n parameters α l defined above, for which points 6-10 are performed.

6. Подают тестовый сигнал (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. Apply a test signal (single step, linearly increasing, rectangular pulse, etc.) to the input of the control system with nominal characteristics. The proposed method does not provide fundamental restrictions on the type of input test exposure.

7. Регистрируют реакцию системы fjном(t), j=1, 2, …, k на интервале t∈[1,N] с дискретным шагом Ts секунд на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts·N) в k контрольных точках и определяют дискретные интегральные оценки выходных сигналов F j  ном ( α l ) = t = 1 N f j ном ( t )    e - α l  t   T S

Figure 00000012
, j=1, …, k; l=1, …, n дискретной системы. Для этого в момент подачи тестового сигнала на вход системы управления с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек и n параметрах αl с дискретными весами e - α l tT S
Figure 00000013
, для чего сигналы системы управления подают на первые входы k·n блоков перемножения, на вторые входы блоков перемножения подают дискретные экспоненциальные сигналы e - α l tT S
Figure 00000014
с шагом Ts секунд, выходные сигналы k·n блоков перемножения подают на входы k·n блоков дискретного интегрирования с шагом Ts секунд, дискретное интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов Fjномl), j=1, …, k; l=1, …, n регистрируют.7. The reaction of the system f jnom (t), j = 1, 2, ..., k on the interval t∈ [1, N] with a discrete step Ts seconds on the observation interval [0, T k ] (where T k = T s · N) at k control points and determine the discrete integral estimates of the output signals F j nom ( α l ) = t = one N f j nom ( t ) e - α l t T S
Figure 00000012
, j = 1, ..., k; l = 1, ..., n of the discrete system. For this, at the moment of supplying a test signal to the input of the control system with nominal characteristics, discrete integration of the control system signals with a step of Ts seconds at each of k control points and n parameters α l with discrete weights e - α l tT S
Figure 00000013
why the control system signals are fed to the first inputs of k · n multiplication blocks, discrete exponential signals are fed to the second inputs of the multiplication blocks e - α l tT S
Figure 00000014
with a step of Ts seconds, the output signals k · n of the multiplication units are fed to the inputs of k · n of discrete integration blocks with a step of Ts seconds, the discrete integration is completed at time T k , obtained as a result of discrete integration of the output signal estimate F l ), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n is recorded.

8. Определяют интегральные оценки сигналов дискретной модели для каждой из k контрольных точек и каждого из n значений параметра дискретного интегрирования αl, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока дискретной динамической системы вводят пробное отклонение параметра дискретной передаточной функции и выполняют пункт 7 для одного и того же тестового сигнала. Полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек, каждого из m пробных отклонений и каждого из n параметров дискретного интегрирования P j i ( α l ) = t = 1 N P j i ( t )    e - α l t T S

Figure 00000015
, j=1, …, k; i=1, …, l=1, …, n регистрируют.8. Determine the integral estimates of the signals of the discrete model for each of k control points and each of n values of the parameter of discrete integration α l , obtained as a result of test deviations of the parameters of each of m blocks, for which the test deviation of the parameter of discrete transfer function and perform step 7 for the same test signal. Estimates of the output signals obtained as a result of discrete integration for each of k control points, each of m test deviations, and each of n discrete integration parameters P j i ( α l ) = t = one N P j i ( t ) e - α l t T S
Figure 00000015
, j = 1, ..., k; i = 1, ..., l = 1, ..., n are recorded.

9. Определяют отклонения интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков ΔPjil)=Pjil)-Fjномl), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n.9. The deviations of the integrated estimates of the signals of the discrete model are determined, obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks ΔP jil ) = P jil ) -F jnl ), j = 1, ..., k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n.

10. Определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков по формуле:10. Determine the normalized values of the deviations of the integrated estimates of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks by the formula:

Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = 1 k Δ P r i 2 ( α l )

Figure 00000016
, j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n. Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = one k Δ P r i 2 ( α l )
Figure 00000016
, j = 1, ..., k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n.

11. Замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой. На вход системы подают аналогичный тестовый сигнал.11. Replace the system with the rated characteristics controlled. A similar test signal is applied to the input of the system.

12. Определяют интегральные оценки сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования F j ( α l ) = r = 1 N f j ( t )    e - α l    t   T S

Figure 00000017
, j=1, …, k; l=1, …, n, осуществляя операции, описанные в пунктах 6 и 7 применительно к контролируемой системе.12. Determine the integral estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points and n integration parameters F j ( α l ) = r = one N f j ( t ) e - α l t T S
Figure 00000017
, j = 1, ..., k; l = 1, ..., n, performing the operations described in paragraphs 6 and 7 in relation to the controlled system.

13. Определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования от номинальных значений ΔFjl)=Fjl)-Fjномl), j=1, …, k; l=1, …, n.13. The deviations of the integral estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points and n integration parameters from the nominal values ΔF jl ) = F jl ) -F jnoml ), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n.

14. Вычисляют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы по формуле:14. The normalized values of the deviations of the integral estimates of the signals of the controlled discrete system are calculated by the formula:

Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = 1 k Δ F r 2 ( α l )

Figure 00000018
, j=1, …, k; l=1, …, n. Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = one k Δ F r 2 ( α l )
Figure 00000018
, j = 1, ..., k; l = 1, ..., n.

15. Вычисляют диагностические признаки наличия неисправного блока (при n параметрах интегрирования) по формуле (3).15. Calculate the diagnostic signs of the presence of a faulty unit (with n integration parameters) according to the formula (3).

16. По минимуму значения диагностического признака определяют дефектный блок.16. At the minimum, the values of the diagnostic sign determine the defective block.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа поиска дефекта для дискретной системы, структурная схема которой представлена на рисунке (см. фиг. Структурная схема объекта диагностирования).Consider the implementation of the proposed method for finding a defect for a discrete system, the structural diagram of which is shown in the figure (see. Fig. The structural diagram of the diagnostic object).

Дискретные передаточные функции блоков:Discrete transfer functions of blocks:

H 1 ( z ) = k 1 ( z Z 1 ) z Q 1

Figure 00000019
; H 2 ( z ) = k 2 z Q 2
Figure 00000020
; H 3 ( z ) = k 3 z Q 3
Figure 00000021
, H one ( z ) = k one ( z - Z one ) z - Q one
Figure 00000019
; H 2 ( z ) = k 2 z - Q 2
Figure 00000020
; H 3 ( z ) = k 3 z - Q 3
Figure 00000021
,

номинальные значения параметров: K1=5; Z1=0.98; К2=0.09516; Q2=0.9048; К3=0.0198; Q3=0.9802. При поиске одиночного структурного дефекта в виде отклонения коэффициента усиления на 20% (k1=4) в первом звене, при подаче ступенчатого тестового входного сигнала единичной амплитуды и интегральных оценок сигналов для параметров α1=0.5, α2=0.1, α3=2.5 и Тк=10 с, при использовании трех контрольных точек, расположенных на выходах блоков, используя пробные отклонения величиной 10%, получены значения диагностических признаков по формуле (3): J1=0.2511; J2=0.9382; J3=0.5738. Анализ значений диагностических признаков показывает, что дефект в первом блоке контролируемой системы находится правильно. 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.nominal values of the parameters: K 1 = 5; Z 1 = 0.98; K 2 = 0.09516; Q 2 = 0.9048; K 3 = 0.0198; Q 3 = 0.9802. When searching for a single structural defect in the form of a deviation of the gain by 20% (k 1 = 4) in the first link, when applying a step test input signal of unit amplitude and integral signal estimates for the parameters α 1 = 0.5, α 2 = 0.1, α 3 = 2.5 and T k = 10 s, using three control points located at the outputs of the blocks, using test deviations of 10%, the values of diagnostic signs were obtained by the formula (3): J 1 = 0.2511; J 2 = 0.9382; J 3 = 0.5738. The analysis of the values of diagnostic signs shows that the defect in the first block of the monitored system is located correctly. It should be noted that the method is workable even with large values of the test deviations of the parameters (10-40%). A limitation on the value of the trial deviation is the need to maintain the stability of models with trial deviations.

Моделирование процессов поиска дефектов в первом блоке (в виде уменьшения параметра k1 на 20%) приводит к вычислению диагностических признаков при трех параметрах интегрирования (α1=0.5, α2=0.1 и α3=2.5) по формуле (3): J1=0, J2=0.8254, J3=0.0898. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.0898.Simulation of defects search processes in the first block (in the form of a decrease in the parameter k 1 by 20%) leads to the calculation of diagnostic features for three integration parameters (α 1 = 0.5, α 2 = 0.1 and α 3 = 2.5) according to formula (3): J 1 = 0, J 2 = 0.8254, J 3 = 0.0898. Distinguishability of the defect: ΔJ = J 3 -J 1 = 0.0898.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра k1 на 20%) при одном параметре интегрирования α=0.5: J1=0; J2=0.7843; J3=0.0717. Различимость дефекта ΔJ=J3-J1=0.0717.For comparison, we present the diagnostic signs of the presence of a faulty unit (in the form of a decrease in the parameter k 1 by 20%) with one integration parameter α = 0.5: J 1 = 0; J 2 = 0.7843; J 3 = 0.0717. Distinguishability of the defect ΔJ = J 3 -J 1 = 0.0717.

Приведенные результаты показывают, что фактическая различимость нахождения дефектов этим способом выше, следовательно, выше будет и помехоустойчивость способа.The above results show that the actual distinguishability of finding defects by this method is higher, therefore, the noise immunity of the method will also be higher.

Моделирование процессов поиска дефектов во втором и третьем блоках для данного объекта диагностирования, при тех же параметрах интегрирования α и при единичном ступенчатом входном сигнале дает следующие значения диагностических признаков:The simulation of defects search processes in the second and third blocks for a given diagnostic object, with the same integration parameters α and with a single step input signal, gives the following values of diagnostic signs:

Моделирование процессов поиска дефектов во втором блоке (в виде уменьшения параметра k2 на 20%) приводит к вычислению диагностических признаков при трех параметрах интегрирования (α1=0.5, α2=0.1 и α3=2.5) по формуле (3): J1=0.8387; J2=0; J3=0.7703. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.7703.Simulation of the defect search processes in the second block (in the form of a decrease in the parameter k 2 by 20%) leads to the calculation of diagnostic features with three integration parameters (α 1 = 0.5, α 2 = 0.1 and α 3 = 2.5) according to formula (3): J 1 = 0.8387; J 2 = 0; J 3 = 0.7703. Distinctness of the defect: ΔJ = J 3 -J 1 = 0.7703.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра k2 на 20%) при одном параметре интегрирования α=0.5: J1=0.7845; J2=0; J3=0.7481. Различимость дефекта ΔJ=J3-J1=0.7481.For comparison, we present the diagnostic signs of the presence of a faulty unit (in the form of a decrease in the parameter k 2 by 20%) with one integration parameter α = 0.5: J 1 = 0.7845; J 2 = 0; J 3 = 0.7481. Distinguishability of the defect ΔJ = J 3 -J 1 = 0.7481.

Моделирование процессов поиска дефектов в третьем блоке (в виде уменьшения параметра k3 на 20%) приводит к вычислению диагностических признаков при трех параметрах интегрирования (α1=0.5, α2=0.1 и α3=2.5) по формуле (3): J1=0.09889; J2=0,7714; J3=0. Различимость дефекта: ΔJ=J3-J1=0.09889.Simulation of defects search processes in the third block (in the form of a decrease in the parameter k 3 by 20%) leads to the calculation of diagnostic features with three integration parameters (α 1 = 0.5, α 2 = 0.1 and α 3 = 2.5) according to formula (3): J 1 = 0.09889; J 2 = 0.7714; J 3 = 0. Distinguishability of the defect: ΔJ = J 3 -J 1 = 0.09889.

Для сравнения приведем диагностические признаки наличия неисправного блока (в виде уменьшения параметра k3 на 20%) при одном параметре интегрирования α=0.5: J1=0.07173; J2=0.7481; J3=0. Различимость дефекта ΔJ=J3-J-=0.07173.For comparison, we present the diagnostic signs of a faulty unit (in the form of a decrease in the parameter k 3 by 20%) with one integration parameter α = 0.5: J 1 = 0.07173; J 2 = 0.7481; J 3 = 0. Distinctness of the defect ΔJ = J 3 -J- = 0.07173.

Минимальное значение диагностического признака во всех случаях правильно указывает на дефектный блок.The minimum value of the diagnostic sign in all cases correctly indicates a defective block.

Таким образом, все три дефекта находятся лучше при использовании заявляемого способа.Thus, all three defects are better when using the proposed method.

Claims (1)

Способ поиска неисправного блока в дискретной динамической системе, основанный на том, что фиксируют число m блоков, входящих в состав системы, определяют время контроля ТК≥ТПП, определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения α = 5 T К
Figure 00000022
, используют тестовый сигнал на интервале [0,ТК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки, полученные для вещественных значений α переменной Лапласа, фиксируют число k контрольных точек системы, предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы fjном(t), j=1, 2, …, k для N дискретных тактов диагностирования t∈[1,N] с дискретным постоянным шагом Ts на интервале наблюдения [0,Tk] (где Tk=Ts·N) в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов Fjном(α), j=1, …, k дискретной системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование сигналов системы управления с шагом Ts секунд в каждой из k контрольных точек с дискретными весами e α 1 t T S
Figure 00000023
с шагом Ts секунд, где α = 5 T к
Figure 00000024
, путем подачи на первые входы k блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретный экспоненциальный сигнал e α 1 t T S
Figure 00000023
с шагом Ts секунд, выходные сигналы k блоков перемножения подают на входы k блоков дискретного интегрирования с шагом Ts секунд, дискретное интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов F j  ном ( α ) = t = 1 N f j  ном ( t ) e α 1 t T S
Figure 00000025
, j=1, …, k регистрируют, определяют интегральные оценки сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученных в результате пробных отклонений для m одиночных дефектов блоков, для чего поочередно в каждый блок дискретной динамической системы вводят пробное отклонение параметра дискретной передаточной функции и находят интегральные оценки выходных сигналов системы для параметра дискретного интегрального преобразования α и тестового сигнала x(t), полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек и каждого из m пробных отклонений P j i ( α ) = t = 1 N P j i ( t ) e α 1 t T S
Figure 00000026
, j=1, , k; i=1, …, m регистрируют, определяют отклонения интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков ΔPji(α)=Pji(α)-Fjном(α), j=1, …, k; i=1, …, m, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов дискретной модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков по формуле Δ P ^ j i ( α ) = Δ P j i ( α ) r = 1 k Δ P r i 2 ( α )
Figure 00000027
, j=1, …, k; i=1, …, m, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек F j ( α ) = t = 1 N f j ( t ) e α 1 t T S
Figure 00000028
, j=1, …, k, осуществляя операции, описанные ранее применительно к контролируемой системе, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fjном(α), j=1, …, k, вычисляют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы по формуле Δ F ^ j ( α ) = Δ F j ( α ) r = 1 k Δ F r 2 ( α )
Figure 00000029
, j=1, …, k, определяют диагностические признаки, по минимуму диагностического признака определяют дефект, отличающийся тем, что определяют n параметров интегрирования сигналов, кратные 5 T К
Figure 00000030
, в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки, полученные для n вещественных значений αl, и определяют интегральные оценки выходных сигналов Fjномl), j=1, …, k; l=1, …, n системы, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход системы с номинальными характеристиками одновременно начинают интегрирование сигналов системы управления в каждой из k контрольных точек для n параметров интегрирования с весами e α 1 t T S
Figure 00000023
, l=1, …, n, путем подачи на первые входы k·n блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают экспоненциальные сигналы e α 1 t T S
Figure 00000023
, l=1, …, n выходные сигналы k·n блоков перемножения подают на входы k·n блоков интегрирования, интегрирование завершают в момент времени Тк, полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов F j  ном ( α l ) = t = 1 N f j   н о м ( t ) e α l t T S
Figure 00000031
, j=1, …, k; l=1, …, n регистрируют, определяют интегральные оценки сигналов модели для каждой из k контрольных точек и n параметров интегрирования, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из m блоков, для чего поочередно для каждого блока динамической модели вводят пробное отклонение параметра его передаточной функции и находят интегральные оценки выходных сигналов модели для n параметров αl и тестового сигнала x(t), полученные в результате интегрирования оценки выходных сигналов для каждой из k контрольных точек, каждого из m пробных отклонений и каждого из n параметров интегрирования P j i ( α l ) = t = 1 N P j i ( t ) e α l t T S
Figure 00000032
, j=1, , k; i=1, …, m; l=1, …, n регистрируют, определяют отклонения интегральных оценок сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков ΔPjil)=Pjil)-Fjномl), j=1, …, k; i=1, …, m; l=1, …, n, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров соответствующих блоков из соотношения Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = 1 k Δ P r i 2 ( α l )
Figure 00000033
, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования F j ( α l ) = t = 1 N f j ( t ) e α l t T S
Figure 00000034
, j=1, …, k; l=1, …, n, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек и n параметров интегрирования от номинальных значений ΔFjl)=Fjl)-Fjномl), j=1, …, k; l=1, …, n, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = 1 k Δ F r 2 ( α l )
Figure 00000035
, определяют диагностические признаки из соотношения J i = 1 n l = 1 n { 1 [ j = 1 k Δ P ^ j i ( α l ) Δ F ^ ( α l ) ] 2 }
Figure 00000036
, i=1, …, m, по минимуму диагностического признака определяют неисправный блок.
A method for finding a faulty block in a discrete dynamic system, based on the fact that the number m of blocks included in the system is fixed, the monitoring time TTO≥TPP, determine the parameter of the integral signal conversion from the ratio α = 5 T TO
Figure 00000022
use a test signal on the interval [0, TTO], as the dynamic characteristics of the system, use the integral estimates obtained for the real values of the α Laplace variable, fix the number k of control points of the system, pre-register the reaction of a known-good discrete in time system fjnom(t), j = 1, 2, ..., k for N discrete diagnostic clock cycles t∈ [1, N] with a discrete constant step Ts on the observation interval [0, Tk] (where Tk= Ts· N) at k control points, determine the integral estimates of the output signals Fjnom(α), j = 1, ..., k of a discrete system, for which, at the moment of supplying a test signal to the input of a discrete system with nominal characteristics, discrete integration of the control system signals with a step of Ts seconds at each of k control points with discrete weights e - α one t T S
Figure 00000023
 in steps of Ts seconds, where α = 5 T to
Figure 00000024
, by applying to the first inputs of k blocks of multiplication of signals of the control system, a discrete exponential signal is supplied to the second inputs of blocks of multiplication e - α one t T S
Figure 00000023
 with a step Ts of seconds, the output signals of k blocks of multiplication are fed to the inputs of k blocks of discrete integration with a step of Ts seconds, discrete integration is completed at time Ttoobtained as a result of integrating the estimates of the output signals F j nom ( α ) = t = one N f j nom ( t ) e - α one t T S
Figure 00000025
, j = 1, ..., k register, determine the integral estimates of the model signals for each of k control points obtained as a result of test deviations for m single block defects, for which a test deviation of the parameter of the discrete transfer function is introduced into each block of the discrete dynamic system and integral estimates of the system output signals are found for the parameter discrete integral transform α and test signal x (t) obtained as a result of discrete integration of the output signal estimate for each of k control points and each of m test deviations P j i ( α ) = t = one N P j i ( t ) e - α one t T S
Figure 00000026
, j = 1, ...,k; i = 1, ..., m register, determine the deviation of the integrated estimates of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks ΔPji(α) = Pji(α) -Fjnom(α), j = 1, ...,k; i = 1,..., m, determine the normalized values of the deviations of the integrated estimates of the signals of the discrete model obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks by the formula Δ P ^ j i ( α ) = Δ P j i ( α ) r = one k Δ P r i 2 ( α )
Figure 00000027
, j = 1, ..., k; i = 1, ..., m, replace the system with nominal characteristics of the controlled, a similar test signal is fed to the input of the system, the integrated estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points are determined F j ( α ) = t = one N f j ( t ) e - α one t T S
Figure 00000028
, j = 1, ..., k, performing the operations described earlier in relation to the controlled system, determine the deviations of the integrated estimates of the signals of the controlled discrete system for k control points from the nominal values ΔFj(α) = Fj(α) -Fjnom(α), j = 1, ..., k, normalized deviations of the integral estimates of the signals of the controlled discrete system are calculated by the formula Δ F ^ j ( α ) = Δ F j ( α ) r = one k Δ F r 2 ( α )
Figure 00000029
, j = 1, ..., k, diagnostic signs are determined, at the minimum of the diagnostic sign, a defect is determined, characterized in that n parameters of signal integration are multiples of 5 T TO
Figure 00000030
, as the dynamic characteristics of the system use integral estimates obtained for n real values of αl, and determine the integral estimates of the output signals Fjnoml), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n of the system, for which, at the time of supplying a test signal to the input of the system with nominal characteristics, the integration of control system signals at each of k control points for n integration parameters with weights e - α one t T S
Figure 00000023
, l = 1, ..., n, by applying to the first inputs k · n blocks of multiplication of signals of the control system, exponential signals are fed to the second inputs of the blocks of multiplication e - α one t T S
Figure 00000023
, l = 1, ..., n output signals k · n blocks of multiplication are fed to the inputs of k · n blocks of integration, integration is completed at time Ttoobtained as a result of integrating the estimates of the output signals F j nom ( α l ) = t = one N f j n about m ( t ) e - α l t T S
Figure 00000031
, j = 1, ..., k; l = 1, ..., n are recorded, integral estimates of the model signals for each of the k control points and n integration parameters are determined, obtained as a result of trial deviations of the parameters of each of the m blocks, for which a trial deviation of its transfer parameter is introduced for each block of the dynamic model functions and find integral estimates of the model output signals for n parameters αl and test signal x (t) obtained by integrating the estimates of the output signals for each of k control points, each of m test deviations, and each of n integration parameters P j i ( α l ) = t = one N P j i ( t ) e - α l t T S
Figure 00000032
, j = 1, ...,k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n are recorded, the deviations of the integral estimates of the model signals obtained as a result of the test deviations of the parameters of the corresponding blocks ΔP are determinedjil) = Pjil) -Fjnoml), j = 1, ..., k; i = 1, ..., m; l = 1, ..., n, determine the normalized deviation values of the integral estimates of the model signals obtained as a result of trial deviations of the parameters of the corresponding blocks from the relation Δ P ^ j i ( α l ) = Δ P j i ( α l ) r = one k Δ P r i 2 ( α l )
Figure 00000033
, determine the integral estimates of the signals of the controlled system for k control points and n integration parameters F j ( α l ) = t = one N f j ( t ) e - α l t T S
Figure 00000034
, j = 1, ..., k; l = 1, ..., n, determine the deviations of the integrated estimates of the signals of the controlled system for k control points and n integration parameters from the nominal values ΔFjl) = Fjl) -Fjnoml), j = 1, ..., k; l = 1, ..., n, determine the normalized values of the deviations of the integral estimates of the signals of the controlled system from the relation Δ F ^ j ( α l ) = Δ F j ( α l ) r = one k Δ F r 2 ( α l )
Figure 00000035
, determine the diagnostic signs from the ratio J i = one n l = one n { one - [ j = one k Δ P ^ j i ( α l ) Δ F ^ ( α l ) ] 2 }
Figure 00000036
, i = 1, ..., m, at the minimum of a diagnostic sign, the faulty block is determined.
RU2012120459/08A 2012-05-17 2012-05-17 Method to search for faulty block in discrete dynamic system RU2486569C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012120459/08A RU2486569C1 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Method to search for faulty block in discrete dynamic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012120459/08A RU2486569C1 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Method to search for faulty block in discrete dynamic system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2486569C1 true RU2486569C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012120459/08A RU2486569C1 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Method to search for faulty block in discrete dynamic system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2486569C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541896C1 (en) * 2013-10-24 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faulty unit in discrete dynamic system based on analysis of signal transmission signs

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519704B1 (en) * 1992-07-17 2003-02-11 Sun Microsystems, Inc. System and method for driving a signal to an unbuffered integrated circuit
US6760868B2 (en) * 1999-08-09 2004-07-06 Sun Microsystems, Inc. Diagnostic cage for testing redundant system controllers
US7451005B2 (en) * 1991-12-23 2008-11-11 Hoffberg Steven M Vehicular information system and method
RU2429518C1 (en) * 2010-07-08 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of fault finding in continuous system dynamic unit
RU2439648C1 (en) * 2010-10-13 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method to search for faulty block in dynamic system
RU2444774C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faulty module in discrete dynamic system
RU2450309C1 (en) * 2010-11-26 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7451005B2 (en) * 1991-12-23 2008-11-11 Hoffberg Steven M Vehicular information system and method
US6519704B1 (en) * 1992-07-17 2003-02-11 Sun Microsystems, Inc. System and method for driving a signal to an unbuffered integrated circuit
US6760868B2 (en) * 1999-08-09 2004-07-06 Sun Microsystems, Inc. Diagnostic cage for testing redundant system controllers
RU2429518C1 (en) * 2010-07-08 2011-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of fault finding in continuous system dynamic unit
RU2439648C1 (en) * 2010-10-13 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method to search for faulty block in dynamic system
RU2450309C1 (en) * 2010-11-26 2012-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system
RU2444774C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faulty module in discrete dynamic system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2541896C1 (en) * 2013-10-24 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Method of searching for faulty unit in discrete dynamic system based on analysis of signal transmission signs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2429518C1 (en) Method of fault finding in continuous system dynamic unit
RU2541857C1 (en) Method of finding faults in continuous dynamic system based on input of sample deviations
RU2435189C2 (en) Method of searching for faulty unit in dynamic system
RU2439648C1 (en) Method to search for faulty block in dynamic system
RU2450309C1 (en) Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system
RU2528135C1 (en) Method of searching for faulty unit in continuous dynamic system based on change of position of input signal
RU2444774C1 (en) Method of searching for faulty module in discrete dynamic system
RU2439647C1 (en) Method to search for faulty block in continuous dynamic system
RU2473105C1 (en) Method of detecting faults in units in continuous dynamic system
RU2461861C1 (en) Method of searching for faulty module in continuous dynamic system
RU2613630C1 (en) Method for searching faulty unit in continuous dynamic system through introduction of trial deviations
RU2586859C1 (en) Method of searching for faulty unit in continuous dynamic system based on change of position of input signal
RU2506623C1 (en) Method of searching for faulty unit in discrete dynamic system
RU2579543C1 (en) Method of troubleshooting in discrete dynamical systems based on a change in position input
RU2541896C1 (en) Method of searching for faulty unit in discrete dynamic system based on analysis of signal transmission signs
RU2486569C1 (en) Method to search for faulty block in discrete dynamic system
RU2464616C1 (en) Method of searching for faults in dynamic unit in continuous system
RU2676365C1 (en) Method of searching faulty unit in continuous dynamic system based on introduction of trial deviations
RU2453898C1 (en) Method of detecting faulty units in dynamic system
RU2451319C1 (en) Method of searching for faulty module in dynamic system
RU2486568C1 (en) Method to search for faulty block in continuous dynamic system
RU2680928C1 (en) Method for detecting faulty unit in continuous dynamic system based on sensitivity function
RU2486570C1 (en) Method to search for faulty block in discrete dynamic system
RU2506622C1 (en) Method of finding faulty units in discrete dynamic system
RU2562428C1 (en) Method of searching for faulty unit in continuous dynamic system based on change of position of input signal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140518