Основых тех.экспл. суд эл.об А5_
.pdf
Техническая диагностика
Методы проекти-
О 
СТД 
рования
Д
Физиче- |
|
Алгоритмы |
|
Средства |
ские объ- |
|
диагности- |
|
диагности- |
екты |
|
ки |
|
рования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Математические модели
Теория и методы |
|
Принцип |
построения |
|
построения |
|
|
|
Экспериментальное опробирование и промышленное освоение
Рис. 5.1. Дерево классификации исследований при ТД (ОД – объект диагностирования)
86
88
Рис. 5.2. Классификация моделей ОД (ДМ – диагностические модели)
88
Совокупность этих данных называют диагностическим обеспечением (ДО)
Все диагностические модели ДО можно подразделить на непрерывные, дискретные и специальные (рис. 5.2).
Непрерывные модели используются при разработке диагностического обеспечения для отдельных устройств и приборов. Эти модели в основном описываются алгебраическими линейными и нелинейными уравнениями.
Дискретные ДМ представляются конечно-разностными уравнениями или конечными автоматами и предназначены для ДО импульсных и цифровых устройств.
Специальные модели подразделяют на:
– информационные;
−модели характеристик объекта;
−функциональные информационные потоки, циркулирующие в объекте, рассматриваемые как преобразователь информации или представляющие собой информационную оценку изменений, проис-
ходящих в состоянии ОД.
Универсальность этого типа моделей объясняется независимостью от принципа построения и действия объекта. Эта модель характеризует лишь потоки информации о состоянии объекта циркулирующие в нем.
Вобщем случае модели могут представлять как статистические
идинамические характеристики объекта в целом либо его отдельных частей.
Операции, выполняемые ОД в рабочем режиме, могут быть отображены функциональными моделями и представляют собой последовательность связей между отдельными конструктивными блоками либо алгоритмы функционирования объектов или его частей (в соответствии с возложенными на объект функциями).
Метод исследования ДМ подразделяется на аналитические, графические и графоаналитические (рис. 5.3).
Аналитические методы обеспечивают возможность реализации способов оптимизации и получения соотношений, описывающих состояние объекта при его изменении.
90
Рис. 5.3. Классификация методов исследования ДМ
К таким способам можно отнести известные методы малого параметра, теории чувствительности, математической логики, планирования эксперимента и распознавания образов. Аналитические методы достаточно универсальны и эффективны при анализе любого объекта ДМ, однако решение становится слишком громоздким при возрастании сложности моделей.
Графические методы очень наглядны, поэтому они позволяют иллюстрировать аналитические методы. Графические методы весьма полезны при исследовании моделей характеристик объекта или процессов, протекающих в реальном времени. Особое место среди графических методов занимают методы, основанные на теории графов (ориентированных и неориентированных). При этом матричное представление структурных свойств графов более удобно.
Различные комбинации графических и аналитических методов составляют графоаналитические методы. При выполнении анализа
92
непрерывных моделей, описываемых линейными алгебраическими и дифференциальными уравнениями, а также при применении методов теории графов, то используется аппарат теории матриц. Это позволяет представить решения и исследования систем уравнений в удобной и лаконичной форме, а также построить вычислительные алгоритмы для реализации данных процессов на ЭВМ.
Аппарат математической логики (дву- и многозначной), главной задачей которой является структурное моделирование объектов, используется довольно часто. Он позволяет осуществлять также анализ специальных задач, характеризуемых конечным числом состояний.
5.3.Классификация методов диагностирования
Оценку состояния ОД осуществляют различными методами и классификация последних позволяет выбрать наиболее эффективный подход к их выбору. В результате такой классификации с учетом характера взаимодействия объекта и технических средств диагностирования можно выделить два метода-функциональное и тестовое диагностирование.
При методе функционального диагностирования объекта осуществляется наблюдение за функционированием ОД при воздействии на последний лишь рабочих воздействий и оценки его состояния по диагностическим признакам.
При методе тестового диагностирования на ОД осуществляют специальное воздействие, при этом ответная реакция объекта сравнивается с различными известными реакциями его состояния.
Таким образом, сравнивая эти методы, можно отметить, что метол функционального диагностирования аналогичен режиму пассивного эксперимента, а тестовое диагностирование – режиму активного эксперимента. Для решения задач оценки работоспособности, поиска дефектов, прогнозирования возможных изменений состояния ОД используются оба метода диагностирования.
Другой признак классификации – степень связи объекта и технических средств диагностики. По этому признаку различают методы, основанные на оценке выходных данных ОД или промежуточных показателей ОД. Методы оценки выхода объекта используются в основном при тестовом диагностировании и обеспечивают возможность установления работоспособности ОД, а также обнаружения возникших
93
в нем дефектов. Использование метода оценки промежуточных показателей объекта предполагает необходимость введения в ОД специальных контрольных точек.
Остановимся на одном из способов оценки состояния ОД по методу оценки совокупности диагностических показателей (использование обобщенных показателей). Допустим, имеем вектор показателей х =(х1, х2. ..., хn ) и оценки вероятности попадания его в область работоспособности ОД. Такая задача имеет два решения: показатели его пространства могут попасть либо в пространство V1, либо в V2, соответствующие работоспособному и неработоспособному объектам.
Допустим, известна n-мерная плотность распределения вероятности р(Х), тогда вероятность попадания случайного вектора X в область работ способности V1x
V1 |
|
|
|
|
(5.1) |
P |
|
|
p( X )dx |
||
|
|
V1 |
|
|
|
Интеграл (5.1) может быть вычислен методом Монте-Карло с использованием ЭВМ.
При использовании вектора X для оценки нижнего (н) и верхнего, (в) состояний работоспособности ОД область V1x находим из неравенств»
xH X (x , x , |
, x ) X B |
|
|
|
1 2 |
n |
|
|
|
При оценке работоспособности ОД по отдельным показателям |
||||
xi (i 1,..., n) область Vx находим из системы неравенств : |
||||
|
|
xH |
x |
xB |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
xH |
x |
xB |
|
|
2 |
2 |
2 |
|
|
xH |
x |
xB |
|
|
n |
n |
n |
Принято считать, что P P |
|
|
||
|
V1 |
V2 |
|
|
Известно, что по характеристикам можно судить о состоянии объекта, поэтому используются также методы оценки характеристик в целом или в отдельных точках. Здесь появляется еще один признак классификации состояния ОД – методы оценки по динамическим и статическим характеристикам. При этом оценка ОД по динамическим характеристикам может быть реализована по временным и частотным харак-
94
теристикам.
5.4. Структуры и алгоритмы функционирования систем технической диагностики
При функциональном алгоритме работы СТД осуществляется сравнение реакции объекта и эквивалентной модели (ЭМ) на одно и то же известное воздействие. Структура такой системы может быть представлена на рис. 5.4.
Как видно из схемы, входное воздействие х поступает одновременно на ОД и ЭМ и выходные реакции объекта уо и модели ум сравниваются. Сигнал z на выходе сравнивающего устройства характеризует состояние объекта. При z = 0 свойства ОД и ЭМ будут идентичны, т. е. объект работоспособен. Этот метод может быть также использован и при тестовом диагностировании.
Качество показателя при оценке состояния ОД в данном случае оценивается по критерию вида
|
|
yk l(t)dt |
(5.2) |
0 |
|
где l(t) = y0(t) – yM(t); y0(t) и yM(t) – реакции соответственно объекта и модели. При тестовом алгоритме диагностирования используемые методы различают по характеру формирования тестового воздействия и способу обработки результата реакции объекта.
Рис. 5.4 Структура СТД с эквивалентной моделью; ОД – объект диагностики, ЭМ – эквивалентная модель
Рассмотрим один из методов, основанный на принципе непо-
95