Search method of topological defects in continuous dynamic system based on sensitivity functions
Abstract
FIELD: measurement equipment. SUBSTANCE: to search for topological defects, a certain number of possible problems is fixed, the control time is defined compared with the transition process time; an integral transformation parameter is defined; a test signal and signal integraal estimations are used; the system control points number is fixed; response of the object under test and response of a good system are recorded in the control points in a certain way; the output signal integraal estimations are defined and recorded; the system with nominal characteristics is replaced with a controlled system, a similar test signal is given to the system input; integral estimates of the controlled system signals are defined for each of the control points, their deviation from the nominal values and the standard deviations values are also defined. Integral estimates are defined of the model output signals for the control points and standard values in a certain way; diagnostic feature is determined, and according to its minimum, the topological defect is determined. EFFECT: reduction of computational costs associated with the implementation of trial models with deviations. 1 dwg

Term
No projected expiry on record.
- Priority and filed
- Granted
- Today
1 claim: 1 independent, 0 dependent
- 1A method of searching a topological defect in a continuous dynamic system on the basis of the sensitivity function based on the fact that the fixed number of possible failures m, the control determined time TTO≥TPPWhere TPP - the transition process of the system is determined parameter signals from the integral conversion ratio Use a test signal in the interval t∈ [0, TTO] As the dynamic characteristics of the system using the integral signal evaluation obtained for the real values of the integral transformation parameter α, the number of fixed control points k system, record object response diagnosing ƒj(T), j = 1, ..., k, and the reaction known good system ƒjnom(T), j = l, ..., k on the interval t∈ [0, TTO] K to the control points define the integral estimates of the output signals Fjnom(Α), j = 1, ..., k a working system, which at the time of the test signal to the input of the system with nominal characteristics simultaneously begin integration control system signals in each of the control points k with weights e-αtwhere By supplying to the first inputs k blocks multiplying sound control signals by detecting, at the second inputs of multiplying units fed exponential signal e-αt, Output signals k multiplying unit is supplied to the inputs k of integration blocks, integration is completed at time TtoObtained by integrating the evaluation of the output signals Fjnom(Α), j = 1, ..., k register substituted with nominal characteristics of the system controlled at the system input is fed the same test signal x (t), define the integral evaluation system controlled signals to control points k Fj(Α), j = 1, ..., k to the parameter α, is determined deflection of integral signals controlled grading system for the control points k from the nominal values ΔFj(Α) = Fj(Α) -Fjnom(Α), j = 1, ..., k, determine the normalized integral value of deviations of the signal ratio controlled system estimates Determine a diagnostic sign, the minimum diagnostic feature determining topological defect, characterized in that the determined integral assessment model output signals for each of the k control points obtained by the use of topological sensitivity function, which in turn for each inter-unit communication dynamical system connected topological bond two models, the first model to the input of the test signal is supplied, the output of the first model unit fixed output to which is connected regarded Vai topological link, connect the output of the first model to the input of the second input of the second model is fixed unit input to which is connected considered topological relationship and are integral evaluation system outputs to the parameter α and the input signal x (t), obtained by integrating the evaluation of the output signals for each of the control points k and m each combined with topological models sensitivity function Vji(Α), j = 1, ..., k;i = l, ..., m is recorded, determine the normalized value of integrated count output signal pattern obtained by using the sensitivity function corresponding topological relations from relation interblockDetermine the ratio of the diagnostic features, I = l, ..., m, the minimum feature diagnostic define topological defect. Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности, основанный на том, что фиксируют число возможных неисправностей m, определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы, определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения , используют тестовый сигнал на интервале t∈[0,TК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, полученные для вещественных значений параметра интегрального преобразования α, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию объекта диагностирования ƒj(t), j=1, …, k и реакцию заведомо исправной системы ƒjном(t), j=l, ..., k на интервале t∈[0,ТК] в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов Fjном(α), j=1, …, k исправной 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 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 Fjном(α), j=1, …, k регистрируют, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра α, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fjном(α), j=1, …, k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения , определяют диагностический признак, по минимуму диагностического признака определяют топологический дефект, отличающийся тем, что определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате использования топологической функции чувствительности, для чего поочередно для каждой межблочной связи динамической системы соединяют топологической связью две модели, на вход первой модели подают тестовый сигнал, выходом первой модели фиксируют выход блока, к которому подключена рассматриваемая топологическая связь, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели фиксируют вход блока, к которому подключена рассматриваемая топологическая связь, 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 совмещенных моделей с топологической функцией чувствительности Vji(α), j=1, …, k;i=l, …, m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате использования топологической функции чувствительности соответствующих межблочных связей из соотношения , определяют диагностические признаки из соотношения, i=l, …, m, по минимуму диагностического признака определяют топологический дефект. Способ поиска топологического дефекта в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности, основанный на том, что фиксируют число возможных неисправностей m, определяют время контроля ТК≥ТПП, где ТПП - время переходного процесса системы, определяют параметр интегрального преобразования сигналов из соотношения , используют тестовый сигнал на интервале t∈[0,TК], в качестве динамических характеристик системы используют интегральные оценки сигналов, полученные для вещественных значений параметра интегрального преобразования α, фиксируют число k контрольных точек системы, регистрируют реакцию объекта диагностирования ƒj(t), j=1, …, k и реакцию заведомо исправной системы ƒjном(t), j=l, ..., k на интервале t∈[0,ТК] в k контрольных точках, определяют интегральные оценки выходных сигналов Fjном(α), j=1, …, k исправной 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 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 Fjном(α), j=1, …, k регистрируют, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал x(t), определяют интегральные оценки сигналов контролируемой системы для k контрольных точек Fj(α), j=1, …, k для параметра α, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой системы для k контрольных точек от номинальных значений ΔFj(α)=Fj(α)-Fjном(α), j=1, …, k, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой системы из соотношения , определяют диагностический признак, по минимуму диагностического признака определяют топологический дефект, отличающийся тем, что определяют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из k контрольных точек, полученные в результате использования топологической функции чувствительности, для чего поочередно для каждой межблочной связи динамической системы соединяют топологической связью две модели, на вход первой модели подают тестовый сигнал, выходом первой модели фиксируют выход блока, к которому подключена рассматриваемая топологическая связь, соединяют выход первой модели со входом второй, входом второй модели фиксируют вход блока, к которому подключена рассматриваемая топологическая связь, 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 совмещенных моделей с топологической функцией чувствительности Vji(α), j=1, …, k;i=l, …, m регистрируют, определяют нормированные значения интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате использования топологической функции чувствительности соответствующих межблочных связей из соотношения , определяют диагностические признаки из соотношения, i=l, …, m, по минимуму диагностического признака определяют топологический дефект.
32 paragraphs, as filed
The invention relates to monitoring and diagnosis of automatic control systems and their components.
A method is known troubleshooting dynamic unit in a continuous system (dynamic block search process faults in a continuous system: Federation Patent 2429518 Ros:.. IPC<sup>7</sup> G05B 23/02 (2006.01) / SS Shalobanov - №2010128421 / 08; appl. 08.07.2010; publ. 20.09.2011, Bull. №26).
The disadvantage of this method is that it can only find fault in the form of deviations of parameters of the transfer function of the system.
The closest technical solution (prototype) is a method for troubleshooting in a continuous dynamical system based on administration of test abnormalities (troubleshooting method in continuous dynamical system based on administration of test abnormalities: Federation Patent 2541857 Ros:.. IPC<sup>7</sup> G05B 23/02 (2006.01) / SS Shalobanov - №2013149468 / 08; appl. 06/11/2013; publ. 01.16.2015, Bull. №5).
The disadvantage of this method is that it uses a simulated changes interconnect bond blocks diagnosed system models with test abnormalities.
The technical problem to be solved by the present invention is to reduce the computational costs associated with the implementation of deviations with test patterns.
The stated object is achieved in that the recorded response known good system f<sub>jnom</sub>(T), j = 1, ..., k on the interval t∈ [0, T<sub>K</sub>] K to the control points, and determine the integrated evaluation of the output signals F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k systems, for which at the time of the input signal applied to the input with nominal characteristics of the system at the same time start the integration control system signals in each of the control points k with weights <img file="00000001.jpg" he="7" wi="12" img-format="jpg" img-content="undefined" />where <img file="00000002.jpg" he="9" wi="19" img-format="jpg" img-content="undefined" />By supplying to the first inputs k multiplication control system signal blocks, the second inputs of multiplying the exponential signal blocks supplied <img file="00000001.jpg" he="7" wi="12" img-format="jpg" img-content="undefined" />, Output signals k multiplying unit is supplied to the inputs k of integration blocks, integration is completed at time T<sub>to</sub>Obtained by integrating the evaluation of the output signals F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k register define integral estimates output signal pattern for each of the k control points obtained by the use of topological sensitivity function, which in turn for each of the m possible topological relations dynamic system connects two models topological bond: the input of the first model is fed a test signal x (t), the output of the first model fixed block output that is connected to the considered topological link, connect the output of the first model to the input of the second input W Roy model fixed unit input to which is connected considered topological connection, remove output signals after each block of the second model and are integral evaluation of the output signals of the second model for the parameter α and the input signal x (t), obtained by integrating the evaluation of the output signals for each of the k control points and each of m patterns combined with the topological sensitivity function V<sub>ji</sub>(Α) j = 1, ..., k; i = 1, ..., m is recorded, determine the normalized value of integrated model estimates of the output signals obtained from the combined models corresponding topological connection relations of<img file="00000003.jpg" he="21" wi="37" img-format="jpg" img-content="undefined" />Substituted with nominal characteristics of the system controlled at the system input is fed the same input signal x (t), determined by evaluation of the integral output signals of the controlled system for the control points k F<sub>j</sub>(Α), j = 1, ..., k to the parameter α, is determined deflection of integral estimates controlled system output signals for k of control points from the nominal values ΔF<sub>j</sub>(Α) = F<sub>j</sub>(Α) -F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k, normalized values determined deviations integral estimates controlled system output signals from the relation<img file="00000004.jpg" he="23" wi="47" img-format="jpg" img-content="undefined" />Determine the ratio of the diagnostic features <img file="00000005.jpg" he="17" wi="59" img-format="jpg" img-content="undefined" />, I = 1, ..., m, the minimum feature diagnostic define topological defect.
Thus, the proposed method for troubleshooting topological connection blocks is reduced to perform the following tasks:
1. As a dynamic system considering system consisting of randomly interconnected dynamic blocks, with the number of addresses changes topological relations m blocks.
2. Pre-determined monitoring time T<sub>TO</sub>≥T<sub>PP</sub>Where T<sub>PP</sub> - the transition process of the system. Transient time estimate for the nominal values of the dynamic system parameters.
3. Determine the integral transformation parameter signals from the relation <img file="00000006.jpg" he="9" wi="17" img-format="jpg" img-content="undefined" />.
4. Record the number of control points k.
5. The pre-determined normalized vectors <img file="00000007.jpg" he="7" wi="11" img-format="jpg" img-content="undefined" /> integral model estimates of the output signals obtained from the sensitivity function i-th inter-unit communication of each of m topological relations of all the blocks, which operate paragraphs 6-9.
6. Apply an input signal x (t) (unit stepped, linearly increasing, square wave, etc.) to the control input of the system with nominal characteristics. Fundamental limitations on the type of input test action proposed method does not provide.
7. Record the reaction system f<sub>jnom</sub>(T), j = 1, ..., k on the interval t∈ [0, T<sub>K</sub>] K to the control points, and determine the integral estimates of the output signals F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k of the system. For this purpose, at the time of the test signal to the input of control systems with nominal characteristics simultaneously begin integration control system signals in each of the control points k with weights<img file="00000001.jpg" he="7" wi="12" img-format="jpg" img-content="undefined" />where <img file="00000008.jpg" he="8" wi="18" img-format="jpg" img-content="undefined" />For which the control system signals are supplied to first inputs of multiplying the k blocks, the second inputs of multiplying the exponential signal blocks supplied <img file="00000001.jpg" he="7" wi="12" img-format="jpg" img-content="undefined" />, Output signals k multiplying unit is supplied to the inputs k of integration blocks, integration is completed at time T<sub>TO</sub>Obtained by integrating the evaluation of the output signals F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k are recorded.
8. Determine the integral estimates signals output pattern for each of the control points k obtained by the use of topological sensitivity function, which in turn for each of m blocks topological relations dynamic system connected topological coupling two models: a first model to the input x fed to the test signal ( t), the output of the first model fixed block output that is connected to the considered topological link, connect the output of the first model to the input of the second input of the second model is fixed WMOs unit that is connected to the considered topological link is removed after the output signals of each block of the second model produced output signals for each of the control points k and m each combined with topological models sensitivity function V<sub>ji</sub>(Α), j = 1, ..., k; i = 1, ..., m recorded.
9. Determine the normalized value of integrated model estimates the output signals obtained from the use of topological features Sensitivity interconnects respective connections according to the formula <img file="00000009.jpg" he="22" wi="37" img-format="jpg" img-content="undefined" />.
10. Act for the system with nominal characteristics controlled. In the system input is fed the same test signal x (t).
11. Determine the integrated evaluation system controlled output signals to the control points k F<sub>j</sub>(Α), j = 1, ..., k, carrying out the operations described in paragraphs 6 and 7 in relation to the controlled system.
12. Determine the deviation integral estimates controlled system output signals for k of control points from the nominal values ΔF<sub>j</sub>(Α) = F<sub>j</sub>(Α) -F<sub>jnom</sub>(Α), j = 1, ..., k.
13. Calculate the normalized integral value of deviations count outputs of system controlled by the formula <img file="00000010.jpg" he="23" wi="48" img-format="jpg" img-content="undefined" />.
14. Calculate the diagnostic signs of faulty topological connection blocks according to the formula <img file="00000011.jpg" he="17" wi="81" img-format="jpg" img-content="undefined" />.
15. At a minimum value determined diagnostic feature topological defect.
Consider the implementation of the proposed method for the search of a topological defect for a system block diagram of which is shown in the drawing (Block diagram diagnosis object).
The transfer function blocks:
<img file="00000012.jpg" he="13" wi="85" img-format="jpg" img-content="undefined" />.
nominal values of the parameters: T<sub>1</sub>= 5; k<sub>1</sub>= 1; k<sub>2</sub>= 1; T<sub>2</sub>= 1; k<sub>3</sub>= 1; T<sub>3</sub>= 5 s. When searching a topological defect in a connection failure between the first and second units (defect №1), by supplying test input unit step amplitude signal and the integral signal transformation parameter α = 0.5 and T<sub>TO</sub>= 10 values obtained with diagnostic features based on the sensitivity function by using three control points located at the output of unit: J<sub>1</sub>= 0; J<sub>2</sub>= 0.7536 (open communication between the second and third blocks); J<sub>3</sub>= 0.7892 (open communication between the first and third blocks). The minimum value of the flag J<sub>1</sub> uniquely indicates an open topological connection between the first and second blocks.
For comparison diagnostic signs of a topological defect in a connection failure between the first and second units (defect №1) under the same diagnostic parameters derived from the trial due topological states of the deviations in the prior art (the troubleshooting process in continuous dynamical system based on administration test abnormalities: Patent 2541857 Ros Federation:.. IPC<sup>7</sup> G05B 23/02 (2006.01) / SS Shalobanov - №2013149468 / 08; appl. 06/11/2013; publ. 01.16.2015, Bull. №5): J<sub>1</sub>= 0; J<sub>2</sub>= 0.7499 (open communication between the second and third blocks); J<sub>3</sub>= 0.7847 (open communication between the first and third blocks).
Modeling search processes topological defects bonds between the second and third and third and first blocks for the diagnosis object in the same diagnostic parameters yields the following values of diagnostic features:
In the presence of a topological defect in a connection failure between the second and third units by topological sensitivity function: J<sub>1</sub>= 0.7433; J<sub>2</sub>= 0; J<sub>3</sub>= 0.07391. For comparison diagnostic signs of a topological defect in a connection failure between the second and third units (defect №2), obtained on the basis of test deviations topological connection states as in the prior art: J<sub>1</sub>= 0.7499; J<sub>2</sub>= 0; J<sub>3</sub>= 0.07035.
In the presence of a topological defect in a connection failure between the third and first units by topological sensitivity function: J<sub>1</sub>= 0.7783; J<sub>2</sub>= 0.0695; J<sub>3</sub>= 0. For comparison diagnostic signs of a topological defect in a connection failure between the third and first links (defect №3), obtained on the basis of test deviations topological connection states as in the prior art: J<sub>1</sub>= 0.7847; J<sub>2</sub>= 0.07035; J<sub>3</sub>= 0.
The minimum value of diagnostic character in all cases correctly indicates the presence of a topological defect.
19 sheets
Sheet 1 Sheet 2 Sheet 3 Sheet 4 Sheet 5 Sheet 6 Sheet 7 Sheet 8 Sheet 9 Sheet 10 Sheet 11 Sheet 12 Sheet 13 Sheet 14 Sheet 15 Sheet 16 Sheet 17 Sheet 18 Sheet 19
Every citation, both ways
| Document | Relation | Office | Cited during |
|---|---|---|---|
| RU2661180C1 | Cited by | Russian Federation | Search report |
| EP0969341A2 | Cites | European Patent Office (EPO) | Search report |
| RU2435189C2 | Cites | Russian Federation | Search report |
| RU2473106C1 | Cites | Russian Federation | Search report |
| RU2541857C1 | Cites | Russian Federation | Search report |
| US4851985A | Cites | United States of America | Search report |
| US4851985A1 | Cites | United States of America | – |
| EP969341A2 | Cites | European Patent Office (EPO) | – |
2 priority claims, no other members on record
Priority claims2
| Document | Office | Kind | Date |
|---|---|---|---|
| 2016114254 | Russian Federation | A | |
| RU20160114254 | – | – | – |
1 legal event, as the office reported them to INPADOC
Events
| Event | Code | |
|---|---|---|
| The patent is invalid due to non-payment of feesMM4A | MM4A |
Numbers
- Publication
- 0002613402
- Publication, DOCDB
- 2613402
- Publication, EPODOC
- RU2613402
- Application
- 114254
- Application, DOCDB
- 2016114254
- Application, EPODOC
- RU20160114254
Titles2
- English
- SEARCH METHOD OF TOPOLOGICAL DEFECTS IN CONTINUOUS DYNAMIC SYSTEM BASED ON SENSITIVITY FUNCTIONS
- Russian
- ?????? ?????? ??????????????? ??????? ? ??????????? ???????????? ??????? ?? ?????? ??????? ????????????????