книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования

Вид технического состояния — это совокупность технических состоя­ ний, удовлетворяющих (или неудовлетворяющих) требованиям, определяю­ щим исправность, работоспособность или правильность функционирования изделий. Видами технического состояния являются: исправность, работо­ способность, неисправность, неработоспособность, функционирование и т. д.

Контроль технического состояния — определение вида технического со­ стояния.

Система технического диагностирования (СТД) — совокупность средств и объекта диагностирования и исполнителей (при необходимости), подготов­ ленная к диагностированию и осуществляющая его по правилам, установ­ ленным технической документацией.

Техническое диагностирование реализуется путем измерения количест­ венных значений параметров, анализа и обработки результатов измерения и управления объектом в соответствии с алгоритмом диагностирования.

Диагностический параметр (Д П ) является признаком объекта диагнос­ тирования, используемым для определения технического состояния.

Номенклатура свойств изделия, включаемая в техническую документа­ цию, должна содержать ДП, достаточные для проведения тех видов диагнос­ тирования, которые требуются в условиях эксплуатации, т. е. для проверки исправного состояния, работоспособного состояния объекта, его правильного функционирования и поиска дефекта с заданной глубиной. Техническое диаг­ ностирование как процесс определения технического состояния может быть самостоятельным процессом при исследовании объекта с неустановленными за­ ранее показателями, определяющими вид состояния, а может быть частью про­ цесса при контроле или при прогнозировании технического состояния.

Термин «контроль» имеет множество значений, включая и организаци­ онно-технические, например технический контроль на предприятии. Поэтому понятие контроль технического состояния изделий все чаще в литературе за­ меняется понятием техническое диагностирование. И хотя, как указано выше, контроль обязательно включает диагностирование технического состояния, они все чаще употребляются как синонимы.

Системы технического диагностирования предназначаются для решения одной или нескольких следующих задач:

проверки исправности; работоспособности; функционирования; поиска дефектов и места дефекта с глубиной до элемента (изделия, агрегата, модуля, блока), замена или регулировка которого разрешены в эксплуатации;

определения причин появления дефектов и выдача рекомендаций по их устранению;

прогнозирования ТО изделий на период не менее, чем время окончания ближайшего полета и (или) время (наработка, число циклов работы) до оче­ редной формы ТО;

контроля правильности действий экипажа по эксплуатации АТ; информирования экипажа о возникновении в полете дефектов, когда

это влечет за собой необходимость в специальных действиях по предотвраще­ нию опасной ситуации;

установления причин летных происшествий или предпосылок к ним. накопления статистических материалов для обобщения опыта и совер­

шенствования системы диагностики.

Классификация СТД может производиться по ряду признаков, определяю­ щих их назначение, задачи, структуру, состав технических средств.

По степени охвата они могут быть локальными и общими. Под локаль­ ными понимают СТД, решающие одну или несколько перечисленных задач — определения работоспособности или поиск места отказа. Общими называют СТД, решающие все поставленные задачи диагноза.

По характеру взаимодействия объекта технического диагностирования (ОТД) со средствами последние подразделяют на системы:

с функциональным диагнозом, в которых решение задачи диагностики осуществляется в процессе функционирования ОТД по своему назначению;

с тестовым диагнозом, в которых задачи диагностики решаются в специ­ альном режиме работы ОТД путем подачи на него тестовых сигналов.

По используемым средствам технического диагностирования различают системы:

с универсальными средствами диагностирования (например, ЦВМ); со специализированными средствами (стенды, имитаторы, специализи­

рованные ЦВМ);

свнешними средствами, в которых средства и ОТД конструктивно отде­ лены друг от друга;

свстроенными средствами, в которых средства и ОТД конструктивно представляют одно изделие.

По степени автоматизации системы на:

автоматические, в которых процесс получения информации о техничес­ ком состоянии ОТД осуществляется без участия человека;

автоматизированные, в которых получение и обработка информации осу­ ществляются с частичным участием человека;

неавтоматизированные (ручные), в которых получение и обработка ин­ формации осуществляются человеком-оператором.

Аналогичным образом могут классифицироваться и средства техническо­ го диагностирования: автоматические, автоматизированные, ручные.

Для осуществления технического диагностирования изделий РЭО необ­ ходимо:

установить показатели и характеристики диагностирования; обеспечить приспособленность изделия к техническому диагностирова­

нию; разработать диагностическое обеспечение изделия.

Необходимо подчеркнуть, что показатели и характеристики системы диаг­ ностирования, требования по приспособленности изделии к диагностирова­ нию и диагностическому обеспечению должны включаться в техническое за­

параметры которых характеризуют состояние системы, осуществляется с по­ мощью датчиков информации. Линии связи транслируют информацию в средство технического диагностирования.

Измерительное устройство обеспечивает заданную точность диагнос­ тирования. Поскольку измерительное устройство, как правило, не может измерять все виды параметров сигналов РЭО (в силу особенностей последне­ го), составными элементами СрТД являются коммутаторы и преобразователи. На выходе измерительного устройства формируется информация о техничес­ ком состоянии РЭО.

Информация путем различных способов отображения может быть пред­ ставлена оператору или автоматически обрабатываться для дальнейшего использования.

Дискриминатор осуществляет операцию сравнении представленной ин­ формации с полем допусков для вынесения решения о виде технического со­ стояния диагностируемого изделия.

Управляющее устройство реализует операцию управления состоянием изделия и другими составляющими СТД. Операция стимулирования осущест­ вляется с помощью генератора стимулирующих сигналов.

Прогнозирующее устройство позволяет определять состояние изделия в будущем посредством обработки информации о текущем и прошлом состоя­ ниях системы.

Рис. 11.1. Структура системы технического диагностирования:

Врезультате процесса диагностирования и контроля выносится решение

овиде технического состояния: работоспособно или неработоспособно диаг­ ностируемое изделие. Работоспособное состояние определяет возможность использования изделия по своему прямому функциональному назначению

Вследствие воздействия на приемные гракты помех и шумов решение о виде технического состояния выносится человеком или системой с определен ной ошибкой.

Ошибки диагностирования могут быть вызваны в основном такими фак­ торами:

неработоспособностью средств диагностирования; большой погрешностью средств измерений в процессе диагностирования;

аддитивными и мультипликативными помехами, возникающими в самом объекте;

шумами в каналах связи и в цепях коммутации; погрешностями преобразования; погрешностями измерительного прибора;

выбором допусков на диапазон изменения диагностируемых параметров; погрешностями сравнения; ошибками при принятии решения; состоянием оператора; быстродействием системы;

ошибками, возникающими при формировании стимулирующих сигналов. Процесс технического диагностирования сложных систем — неотъемле­ мая часть процессов ТО и Р, поэтому ряд показателей качества, характери­ зующих надежность РЭС и ее отдельные составляющие, могут являться одно­ временно показателями РЭС как объекта технического диагностирования или совпадать с ними. Диагностирование объекта осуществляется в СТД, а это, в свою очередь, означает, что ряд параметров системы и объекта диагностиро­

вания трудно отделить друг от друга.

Параметры РЭС, как ОТД, можно условно разделить на группы, кото рые характеризуют:

потребности РЭС в техническом диагностировании; диагностируемость РЭО;

конструктивную приспособленность РЭО к диагностированию и контро­

лю.

Потребности РЭО в техническом диагностировании определяются стра­ тегиями ТО и Р, в процессе которых осуществляется управление техническим состоянием изделий. Показателями объекта являются:

Гд — периодичность проведения диагностирования или наработка из­ делия, после которой требуется диагностирование;

тд—среднее время проведения диагностирования, как функция пара-

ботки: тд - / (Го)- Диагностируемость РЭС характеризуется совокупностью параметров,

их допусков и производных, определяющих виды технического состояния из­ делия.

Совокупность параметров для контроля работоспособности — важней­ ший показатель диагностируемости. Количественно этот показатель может

быть определен множеством параметров Up ~ U (//i... -..Ли) и коэффици­ ентом полноты проверки работоспособности

/Сп.п ^кМо«

где А,к и Х0 — суммарные параметры потока отказов контролируемых со­ ставных частей изделия и всех составных частей изделия соответственно.

Если параметры потоков отказов изделия и его составных частей неиз­ вестны, то Кп.ц может быть определен по приближенной формуле:

лк л, где пк — число диагностических параметров; п0 — число парамет­ ров технического состояния, использование которых обеспечивает методичес­ кую достоверность проверки.

Поиск места отказа в процессе диагностирования характеризуется глубиной поиска дефекта, которую задают указанием составной части объек­ та диагностирования или ее участка с точностью, до которых определяется место дефекта. Количественно глубину поиска дефекта можно оценить с п<* мощью коэффициента глубины поиска дефекта

K r . n ^ F / R ,

где F — число однозначно различимых составных частей объекта на принятом уровне деления, с точностью до которых определяется место де­ фекта; R — общее число составных частей объекта, с точностью до которых требуется определить место дефекта (отказа).

Операции диагностирования по определению работоспособности и по­ иску места дефекта (отказа) могут также характеризоваться рядом показа­

совместного наступления двух событий: ОД находится в техническом состоя­ нии /, а в результате диагностирования считается находящимся в состоянии

/’•

D — вероятность правильного диагностирования — полная вероятность того, что система диагностирования определяет то техническое состояние, п котором действительно находится объект диагностирования.

Конструктивная приспособленность РЭО к проведению технического диагностирования и контроля заданными средствами характеризуется свой­ ством контролепригодности, а количественно — пока отелями диагностиро­ вания и контролепригодности:

Тд — средняя оперативная продолжительность диагностирования — ма­ тематическое ожидание оперативной продолжительности однократного диаг­ ностирования;

средняя оперативная трудоемкость данного вида диагностирования

где N — число операций данного вида диагностирования, необходимых для определения технического состояния РЭО, Spj — оперативная трудо­ емкость /*-й операции диагностирования.

Коэффициент безразборного диагностирования

^б .д — Пк/Пл ,

где Пк — число контролируемых параметров изделия данного вида диаг­ ностирования, для измерения которых не требуются монтажно-демонтажные работы; Пд — общее число контролируемых параметров данного вида диаг­ ностирования.

11.3. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

Моделирование — один из инструментов (с методологической точки фения) исследования сложных систем на всех стадиях ЖЦ. Общепризнанное понятие модели (как и системы), к сожалению, не выработано. Но с инженер­ но-технической точки зрения, а тем более с научной, определение «модель объекта» имеет семантическое (смысловое) содержание.

Модель объекта или процесса представляется такой формализованной сущностью (например, множеством параметров и их взаимосвязей), харак­ теризующей какие-либо определенные свойства реального объекта (процесса), представленные в удобной и наглядной форме. Между объектом и моделью существует связь — модель отражает реальность объекта и позволяет в оп­ ределенных пределах имитировать некоторые свойства объекта, вызывающие у нас аналогичные ощущения и восприятия.

Диагностические модели (ДМ) — это модели объектов и процессов диаг­ ностирования, т. е. их формализованные описания, которые являются исход­ ными для определения и реализации алгоритмов диагностирования. ДМ сле­ дует рассматривать как совокупность методов построения математической мо­ дели, определяющей, в свою очередь, методику формирования способов и алго­ ритмов определения технического состояния РЭУ и РЭС.

Явная модель — это совокупность формальных описаний исправного и работоспособного объекта и всех его неисправных и неработоспособных со­ стояний.

Неявная модель — какое-либо формальное описание объекта, математи­ ческие модели его физических неисправностей и правила получения по этим данным всех других описаний, характеризующих другие состояния.

Классификация моделей объектов связана с их структурами и делит мо­ дели на следующие группы:

непрерывные модели. представляющие объект и протекающие процессы в непрерывно меняющемся времени, которое является аргументом определен­ ных функций. ДМ непрерывных объектов — это в большей части алгебраи­ ческие или дифференциальные линейные и нелинейные уравнения, включая передаточные функции;

дискретные модели, определяющие состояния ОД дискретного типа для последовательности значений времени, как правило, без учета характера про­ текающих в промежутках процессов. Эти модели представляются конечно­ разностными уравнениями или конечными автоматами и используются для описания цифровых и импульсных устройств;

гибридные модели, описывающие реальные объекты, включающие как устройства непрерывного действия, так и импульсные (цифровые) устройст­ ва;

специальные модели, характеризующие большую группу моделей, по­ строение которых определяется спецификой объектов и особенностями диаг­ ностического обеспечения. К этой группе могут быть отнесены функциональ­ ные модели, модели характеристик, информационных потоков и др.

Методы представления взаимосвязей между состоянием объекта, его эле­ ментами и параметрами выходных сигналов, методы построения моделей поз­ воляют разделить модели на функционально-логические, аналитические, гра­ фоаналитические, информационные и специальные.

Аналитические модели представляют различные фунции, связывающие между собой внешние измеряемые параметры и внутренние параметры эле­

изменение параметров, а также для установления пределов регулировок и

Таким образом, как следует из вышеизложенного, аналитические модели должны представлять операторы, определяемые коэффициентами преобразо­ вания физических элементов схемы РЭУ при переходе в различные состояния

Ориентированные графы строятся непосредственно по функциональной схеме РЭУ Любая функциональная (принципиальная) схема РЭУ может быть представлена логической структурной схемой формирования и прохож­ дения сигналов, в которой заложена информация о состоянии РЭС. Таким образом, первичным видом диагностической модели является структурная или функциональная схема, она же логическая модель.

Ориентированным графом, дуги (ребра) которого снабжены стрелками, может быть представлена радиоэлектронная схема любой сложности. Ориен­ тированный граф обозначают символом G (X, У), где X (^ ...Jtn) и V (vx. vm) — соответственно множества вершин и дуг. С понятием ориентирован ный граф связан термин «отображение». Отображение показывает, каким об

разом вершина X t отображается в других вершинах. Граф (рис. 11.2) имеет отображение следующего вида:

=^з): г* ,= >•*«. *з!;

1*5).

Матрица смежности графа G, состоящего из п вершин, — это квадратич­

ления РЭС и РЭУ, как ОТД, лежат в основе составления диагностических мо­ делей. Очевидно, что ДМ может быть несколько на разных уровнях описания системы. Они упрощают (в разумных пределах) наши представления о слож­ ных зависимостях и процессах, позволяют с минимальными затратами решать проблемы диагностического обеспечения эксплуатации.

Функционально-диагностическая модель (ФДМ) на базе функциональных схем устройств и систем является представителем этой модели.

Правила построения ФДМ. Структура объекта задана полностью, и для нее определены области значений входных и выходных параметров всех блоков, определяющих состояния таковых. Входной или выходной сигнал характеризуется рядом параметров, каждый из них обозначается отдельным входом (выходом). Если в результате трансформации сигнала в моделируе­ мом блоке на выходе его оказывается разделенный сигнал, то это соответствует тому, что на входе следующего блока сигнал Yfo также разделенный, и по мере накопления таких разделений формируется ФДМ. Каждому отдельному значению (параметрическому выходу блока) может быть поставлена в соответ­ ствие элементарная проверка л,-, результат которой X t или 2,- будет соответ­

Неопределенность состояния объекта S характеризуется выражением для энтропии:

Уменьшение энтропии Н (S) в процессе проведения контроля характеризует прирост информации о состоянии и может служить критерием для синтеза логической схемы со многими выходами, но минимальным их числом, содер­ жащими максимальное количество информации

/(6'д , S) — Н (S) Н ((/ft, S) —►/щах*

11.4.МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЙ РЭС

Переход из состояния в состояние является случайным процессом и при­ сущ РЭО как объекту диагностирования. Марковский процесс представляет­ ся близкой к реальности и удобной моделью такого процесса, позволяющей, кроме того, связать вероятностные характеристики переходов с параметрами РЭУ как объектов диагностирования. Марковский процесс, протекающий в РЭС, обладает следующим свойством: для любого момента времени / /0 ве­ роятность любого состояния системы P(Sj) зависит только от ее состояния в настоящий момент и не зависит от того, когда и каким образом РЭС оказалось и этом состоянии, другими словами будущее состояние процесса не зависит ог его предыстории. Интересующие нас для моделирования марковские про­ цессы ограничим набором дискретных состояний Si,..., S«, которые удобно иллюстрировать с помощью графа состояний (рис. 11.6), где дугами обозна­ чены возможные переходы.

Модель описания РЭС как ОД — марковский случайный процесс с дис­ кретными состояниями и непрерывным временем, который иногда называ­ ют «непрерывной цепью Маркова». Характеристиками вероятностей перехода системы из состояния S/ в Sj является плотность вероятности перехода которая может быть: кц — const (в этом случае процесс называется однород­ ным или кц - Kij (/) — var.

Случайный процесс изменения состояния РЭУ удобно представить как переход из состояния в состояние, осуществляющийся под воздействием пото­ ков событий. Тогда плотности вероятностей переходов получают смысл ин­ тенсивностей кц, и процесс моделирования будет марковским, если эти пото­ ки событий пуассоновские (т. е. ординарные, без последствия и с постоянной интенсивностью).