Кафедра301 Рациональное управление объектами теория и приложения
.pdf
На рисунке 7.49 показан результат обнаружения нештатной ситуации, вызванной изменением коэффициента передачи датчика кд = 0,01 В/град.
φ, град
50
40
30
20
10
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
t, с |
а
φ, град
0,09
0,07 |
|
|
|
|
|
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
0,03 |
|
|
|
|
|
|
0,01 |
|
|
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
t, c |
б
t, c
в |
г |
Рисунок 7.49 – Результат работы алгоритма по обнаружению нештатной ситуации в сервоприводе при изменении коэффициента передачи датчика:
а– переходный процесс в сервоприводе; б – сигнал ошибки;
в– срабатывание ключей реагирования на переходный процесс
иустановившийся режим; г – результат обнаружения нештатной ситуации
280
На рисунке 7.50 показан результат работы алгоритма обнаружения при изменении коэффициента передачи по входу k′вх = 1,165.
а
б
в |
г |
Рисунок 7.50 – Результат работы алгоритма обнаружения нештатной ситуации при изменении коэффициента передачи по входу k′вх = 1,165:
а– переходный процесс в сервоприводе; б – сигнал ошибки;
в– срабатывание ключей реагирования на переходный процесс
иустановившийся режим; г – результат обнаружения нештатной ситуации
281
На рисунке 7.51 показан результат обнаружения нештатной ситуации при изменении коэффициента передачи по выходу k′вых = 1,39 .
а
б
в |
г |
Рисунок 7.51 – Результат обнаружения нештатной ситуации при изменении коэффициента передачи по выходу k′вых = 1,39 :
а– переходный процесс в сервоприводе; б – сигнал ошибки;
в– срабатывание ключей реагирования на переходный процесс
иустановившийся режим; г – результат обнаружения нештатной ситуации
282
На основе полученных результатов, а также разработанных алгоритмов переходим к следующему этапу реализации выбранного принципа управления по диагнозу: выполним алгоритм поиска места возникновения нештатной ситуации, а в дальнейшем – поиск конкретного вида нештатной ситуации (изменение зоны нечувствительности, деградация коэффициента усиления, изменение параметров люфта).
7.9 Исследование алгоритма поиска места возникновения нештатной ситуации
Для последующего устранения нештатной ситуации необходимо выявить ее место возникновения в системе, т. е. функциональный элемент, в котором произошла дестабилизация [4, 5, 6]. Для этого в процессе проведения исследований по действию на сервопривод 15Л464 изменений параметров функциональных элементов были сформированы массивы данных – выходные и входные сигналы каждого из функциональных элементов системы.
Используя полученные массивы значений, отображающие состояние функционального элемента системы в определенные моменты времени, можно оценить преобразовательные свойства каждого функционального элемента сервопривода и выявить место возникновения нештатной ситуации. На рисунке 7.52 изображена схема для поиска места нештатной ситуации в сервоприводе.
Рисунок 7.52 – Схема поиска места нештатной ситуации
283
На рисунке 7.52 введены такие обозначения: di – дестабилизирующее воздействие; G(t), GDi(t) – входные сигналы конкретного элемента сервопривода: реального, который в данный момент времени подвержен влиянию дестабилизирующего воздействия di, и полученного ранее в результате проведенных исследований по влиянию изменения параметров сервопривода на показатели его качества, представленного в виде массива значений; y(t), ydi(t) – выходные сигналы конкретного элемента сервопривода: реального, подтвержденного в данный момент времени влиянию дестабилизирующего воздействия di, и полученного ранее в результате проведенных исследований по влиянию изменения параметров сервопривода на показатели его качества, представленного в виде массива значений; y(t) – сигнал рассогласования между реальными и эталонными выходными параметрами конкретного элемента сервопривода.
Алгоритм поиска места нештатной ситуации можно представить в виде блок-схемы (рисунок 7.53). Алгоритм работает таким образом: формируются и записываются в разработанную ранее схему в среде Matlab/Simulink массивы входных и выходных значений для каждого функционального элемента сервопривода при возникновении различных нештатных ситуаций в системе (изменение зоны нечувствительности, люфта, деградация коэффициентов).
Оцениваются преобразовательные свойства каждого элемента, выходной сигнал реального элемента ydpi (t) сравнивается с выходным сигналом этого же элемента с учетом наличия дестабилизирующего воздействия ydиi (t), полученный сигнал рассогласования y(t) сравнивается с допустимым значением ошибки и
формируется решение: если сигнал рассогласования превышает допустимое значение, то – «1», если не превышает – «0».
Сформированный массив из «1» и «0» поступает на блоки подсчета количества «1» (см. рисунок 7.44), количества «0» (см. рисунок 7.43) и общего количества полученных значений.
Результативность поиска места нештатной ситуации существенно зависит от мощности массивов, сформированных из сигналов ydpi (t), ydиi (t) и y(t). Чем
больше используется значений сигналов, тем меньше влияние помех, ошибок и сбоев измерений на результат поиска дестабилизирующего воздействия. Вместе с тем мощность массивов ограничивается допустимым временем диагностирования. Такое противоречие может быть разрешено поиском приемлемого компромисса экспериментальным и аналитическим методами.
284
В результате формируются значения, соответствующие подсчитанному количеству «1» – N1 и общему количеству выполненных измерений – Nобщ.
На следующем этапе работы алгоритма количество «1» – N1 сравнивается с выбранным допустимым значением Nд, равным 90 % от общего количества полученных точек Nд = 0,9 Nобщ,и формируется окончательное решение: N1 < Nд. Если количество «1» превышает полученное допустимое значение, то в этом элементе возникла нештатная ситуация, если не превышает, то нештатная ситуация возникла в другом элементе сервопривода. На выходе алгоритма формируется сигнал, подтверждающий результаты работы алгоритма: «1» – причиной нештатной ситуации стал данный функциональный элемент, «0» – этот элемент не является причиной нештатной ситуации.
На рисунке 7.54 изображена машинная модель в среде Matlab / Simulink для поиска места нештатной ситуации в сервоприводе 15Л464.
Рисунок 7.54 – Машинная модель в среде Matlab / Simulink для поиска места нештатной ситуации в сервоприводе 15Л464
На рисунке 7.54 показана ситуация, когда в сервоприводе произошла нештатная ситуация в усилителе мощности, выявленная алгоритмом (при этом видна работа алгоритма по обнаружению нештатной ситуации: сигнализация «1» в соответствующем блоке). Аналогичные исследования были проведены для каждого функционального элемента системы при изменении коэффициентов передачи элементов, зоны нечувствительности двигателя и усилителя мощности,
286
а также люфта редуктора. По результатам исследований можно сделать вывод, что алгоритм решил задачу поиска места нештатной ситуации.
Следующая задача – выявление конкретной причины нештатной ситуации [4, 6]. Алгоритм выявления причины нештатной ситуации на примере усилителя мощности показан на рисунке 7.55.
Рисунок 7.55 – Алгоритм определения причины нештатной ситуации в усилителе мощности
Этот алгоритм поиска причины нештатной ситуации в функциональных элементах сервопривода представим в виде дихотомического дерева поиска видов дестабилизации в сервоприводе 15Л464 (рисунок 7.56).
Алгоритм работает таким образом: первая задача выявления причины нештатной ситуации – поиск характерных признаков, которые помогут выявить конкретный вид дестабилизации в элементах сервопривода. Наиболее характерный признак, когда причиной нештатной ситуации является деградация коэффициента передачи элемента, – изменение отношения выходного сигнала ко входному в системе по отношению к эталонной модели, а также значительное увеличение времени переходного процесса.
Характерный признак увеличения зоны нечувствительности (усилитель мощности и двигатель) и люфта (редуктор) – увеличение зоны
287
передачи, если ложным – изменение зоны нечувствительности (для усилителя мощности) либо люфта (для редуктора).
На рисунке 7.57 показан результат работы программы по выявлению причины нештатной ситуации в двигателе, вызванной изменением коэффициента передачи и зоны нечувствительности.
а
б
Рисунок 7.57 – Результат работы программы по обнаружению нештатной ситуации в электродвигателе:
а – при изменении зоны нечувствительности; б – при изменении коэффициента передачи
289