Разработка алгоритма процесса диагностирования.
На втором этапе процедуры в соответствии с классическим подходом в проектировании метод-алгоритм-структура в тесном взаимодействии с разработчиком объекта начинается составление алгоритма процесса диагностирования. Для каждой задачи диагностирования в настоящее время разработано много методов их реализации. Систематизация методов по задачам и внутри задач может ускорить процесс разработки ТСД за счет сокращения времени на выполнение ненужной в отдельных случаях работы по разработке нового метода, аналог которого уже имеется. Рекомендуемые методы решения задач диагностирования влияют на формирование алгоритмов процесса диагностирования и определяют структуру алгоритмов функционирования ТСД. Все это позволяет на данном этапе процедуры проектирования ТСД выделить самостоятельную задачу - выбор метода диагностирования Мi .Это возможно, если создать библиотеку методов решения задач диагностирования, в которой каждый метод характеризуется показателями процесса диагностирования П = { Наличие алгоритмов Ад диагностирования, полученных в результате анализа ДМ, методов диагностирования Мi . для выбранной совокупности задач обосновывает необходимость включить в процедуру проектирования ТСД разработку алгоритмов процесса диагностирования. При этом ставится задача объединения алгоритмов диагностирования (последовательности проверок) с совокупностью операций, реализуемых в процессе диагностирования. Этот этап следует завершить оценкой алгоритмов процесса диагностирования по выбранным показателям времени диагностирования
III. Структурно-функциональная организация ТСД. Состояние ОД необходимо оценить за установленное по результатам организации системы диагностирования время диагностирования Далее необходимо построить структуру ТСД, оптимальную в отношении выбранного критерия качества (время, безотказность, погрешность, объем и др.), который основывается на полученном алгоритме процесса диагностирования и обоснованной степени автоматизации. Следует отметить, что на этом этапе при наличии исходных данных осуществляется ориентировочная количественная оценка качества ТСД, что должно помочь разработчикам избежать грубых принципиальных ошибок в проектировании. Построенную структуру ТСД необходимо затем оптимизировать по техническим (ТП) и экономическим (ЭП) показателям. Для полученной структуры ТСД, включающей набор элементов Y = {
В завершении рассматриваемого этапа для разработанных схем оценивается результат проектирования, т.е. качество ТСД в достоверности диагностирования. Для этого необходимо получить аналитическое выражение, которое учитывало бы как надежность ТСД гак и возможные сбои, погрешности, возникающие в схемах.
IV. Конструирование, изготовление опытного образца. Как и для любого технического объекта здесь решаются задачи разработки принципиальных схем, конструирования отдельных блоков и ТСД в целом, осуществляется опытная проверка соответствия спроектированных средств требованиям технического задания. Принятые технические решения экспериментально проверяются путем стендовых, заводских и государственных испытаний в реальных условиях эксплуатации. Начальные этапы проектирования ТСД являются ответственными и сложными. В то же время они и наименее теоретически разработаны. При разработке технических средств получаемые результаты следует постоянно согласовывать с разработчиками объекта и при необходимости - оперативно пересматривать их, чтобы достичь лучших показателей системы диагностирования. Предложенная процедура имеет достаточно общий характер, что позволяет на практике применять ее в самых разнообразных ситуациях. Разделение процесса проектирования на этапы дают возможность решать задачи каждого этапа соответствующими методами. Нужны методы, способствующие работе как инженера- проектанта, так и инженера-исследователя, эффективные и дешевые, а при необходимости и точные, несмотря на высокую стоимость. При этом для достижения оптимальных результатов при реализации предложенной процедуры отдельные этапы могут повторяться до тех пор, пока спроектированные ТСД не будут удовлетворять требованиям технического задания.
4.1. Математическая формулировка задач проектирования ТСД При проектировании технических средств выбор принимаемых решений, как правило, неоднозначен, а возможности проектировщика ограничены требованиями согласованного взаимодействия элементов системы диагностирования. В связи с этим проектирование ТСД должно включать этапы оптимизации. Методы теории оптимизации позволяют определить, чего можно достичь в заданных условиях и при наличии определенных ограничений, т.е. определить потолок возможностей при разработке ТСД.
При проектировании учитывается, что оптимизация отдельных частей ТСД не гарантирует глобального оптимума. Поэтому ТСД должны оптимизироваться в целом по количественно определенному критерию, который зависит как от заданных (известных), так и от искомых показателей, как единый объект с определенным целевым назначением. Обязательным элементом формализации проектирования ТСД является задание критерия качества, который должен устанавливаться заказчиком или согласовываться с ним. При выборе вида критерия качества необходимо руководствоваться следующими рекомендациями: отражать основное назначение и соответствовать цели диагностирования, учитывать как показатели ТСД, так и показатели ОД; быть критичным по отношению к параметрам, определяющим его значение, и давать возможность сравнения различных вариантов ТСД; быть наглядным и по возможности просто определяемым, иметь ясный физический смысл. Основной особенностью рассматриваемого класса объектов является требование постоянной готовности их к использованию по назначению. В качестве критерия K можно применять показатель готовности ПГ - вероятность сохранения работоспособности объекта в заданный момент времени на этапе организации СД. Следует иметь в виду, что показатель готовности отличается от коэффициента готовности КГ, который берется как комплексный показатель надежности и не учитывает контроле пригодность и организацию использования ОД, а также безотказность, ремонтопригодность ТСД и организацию процесса диагностирования. Поэтому рекомендовать коэффициент готовности как критерий качества ТСД нецелесообразно. Наличие критерия, функционально зависящего как от показателей ОД, так и показателей ТСД, позволяет решить задачи предварительного этапа проектирования ТСД:
выбрать решаемые задачи диагностирования; определить число каналов ТСД; определить долю встраиваемых в объект средств и уточнить требования по безотказности, контроле пригодности и ремонтопригодности ОД и ТСД; определить погрешность измерений и достоверность диагностирования при заданных показателях объекта и выбранной организации использования. На завершающих этапах в качестве критерия может найти применение достоверность диагностирования, характеризуемая как вероятность правильного заключения ТСД о состоянии ОД, позволяющая оценить степень совершенства построения различных вариантов ТСД. Для решения задач первого этапа предложенной процедуры целесообразно определить набор целевых функций, характерных для отдельных этапов. В общем виде количественной оценкой качества ТСД является значение критерия качества К, представляющего собой некоторую функцию К = f(Y,X) показателей технических средств и объекта X и Y. Объект и технические средства диагностирования описываются некоторыми конечными дискретными множествами показателей Y= ( Часто в качестве показателей Элементы множеств X и Y образуют (т+п) - мерное пространство возможных вариантов ТСД, соответствующих возникающим (т+п) постановкам задач на проектирование ТСД. Каждому варианту ТСД из пространства возможных проектов соответствует (т+п) - мерный вектор показателей, который количественно характеризует проектируемые ТСД. В общем случае оптимальному проектированию подлежит структура, описываемая вектором показателей X с ограничениями
Если может быть получена зависимость, связывающая показатели ОД и ТСД, то для предварительного этапа процедуры проектирования ее можно использовать в качестве целевой функции вида K=f (X,Y). С учетом такой целевой функции оптимизационная задача в общем виде для этого этапа будет: найтиopt K( X,Y ) при т.е. для элементов СД необходимо выбрать такие значения показателей X и Y, чтобы обеспечить оптимальное значение целевой функции. Число ограничений вытекает из требований технического задания, технических возможностей и физических соображений. Если объект спроектирован, или на него заданы требования, то задача (4.1) приобретает вид: найти opt К(Х, Y*) при Y* = const, Для целевых функций проектирования ТСД возможны три направления изменения показателей: максимизация, минимизация, максимизация с минимизацией. Например, стремление к максимуму характерно для таких показателей ТСД, как достоверность, быстродействие, а для показателей объекта - уровень готовности, глубина (интервал) прогнозирования. Стремление к минимуму находит применение для таких показателей ОД и ТСД, как объем аппаратуры, затраты на диагностирование и восстановление, стоимость и т.п. Третий вид оптимизации является наиболее общим, т.к. предпочтение может быть отдано как максимальным, так и минимальным значениям показателей. В тех случаях когда требуется обеспечить заданное значение критерия качества К, оптимизационная задача может быть сформулирована следующим образом: найти mind [K(X,Y) -Ктр] при Задача (4.2) при известных показателях объекта принимает вид: найти mind [K(X,Y*)- Ктр] при Y* =const, что позволит определить требования к ТСД для заданного значения критерия качества. При решении задачи первого этапа процедуры проектирования ТСД в качестве варьируемых могут выступать как все показатели в случае минимальной априорной информации, так и их сочетания (безотказность, контроле пригодность, ремонтопригодность и достоверность) или отдельные показатели (число каналов, доля встраиваемых в объект средств и др.). На втором этапе процедуры проектирования ТСД, когда основные показатели элементов СД известны, при наличии упорядоченной совокупности методов решения отдельных задач диагностирования необходимо выбрать метод, наиболее полно удовлетворяющий заданным требованиям X* и Y*. Для этого в базисе определенных требований нужно описать существующие методы, а задачу выбора метода диагностирования можно сформулировать как оптимизационную вида: найти mind[ М* - при где М* = (X*,Y*) - вектор заданных значений показателей ТСД и ОД; Выбранный метод диагностирования в дальнейшем при реализации процедуры может выступать как ограничение при разработке алгоритма процесса диагностирования. При решении задач третьего этапа ТСД основой является алгоритм процесса диагностирования, включающий L операторов действия. Качество алгоритма оценивается по различным показателям: времени реализации, стоимости, объему, надежности привлекаемых функциональных элементов и т.п. В общем виде оптимизационная задача для этого этапа может быть сформулирована следующим образом: найти opt
Приведенные варианты задач ТСД перекрывают широкий диапазон возможных случаев, которые могут возникнуть при реализации предложенной процедуры проектирования. Задача проектирования ТСД после задания целевой функции формализуется, и процесс отыскания оптимального варианта будет состоять в решении задачи математического программирования известными методами. Целевая функция, математическая формулировка задачи и метод оптимизации должны быть общими для широкого класса ТСД.
4.2. Определение задач, решаемых ТСД Совокупность решаемых ТСД задач диагностирования в общем случае включает определение работоспособности, поиск дефектов, прогнозирование технического состояния. Первая задача не требует особого обоснования при включении в совокупность решаемых задач, т.к. диагностирование всегда предполагает определение вида состояния. Целесообразность решения второй задачи определяется видом электрооборудования - восстанавливаемого и невосстанавливаемого. В первом случае всегда предусматривается поиск возникших дефектов. Введение в совокупность задач диагностирования прогнозирования технического состояния не всегда может быть оправданным из-за малого эффекта от затраченных средств. Необходимо обосновать целесообразность прогнозирования. Один из путей решения этой задачи основан на использовании критерия организации СД - показателя готовности. Включение в число задач, решаемых при диагностировании, прогнозирования может быть обосновано следующим образом: 1. Строят графы переходов из состояния в состояние СД при отсутствии и наличии прогнозирования. 2. Получают выражение для показателя готовности в первом 3. Подставляют численное значение показателей в выражения и вычисляют значения показателя готовности. 4. Полученные значения показателей готовности сравнивают и, если ПГ2> Для случая, представленного графами переходов - Рис.4.4. Полумарковская модель взаимодействия ОД и ТСД при отсутствии прогнозирования (а) и при прогнозировании в процессе диагностирования (б)
ТСД абсолютно надежны и безошибочны; внезапные и постепенные отказы ОД взаимонезависимы; время до возникновения постепенного отказа ОД и время, за которое осуществляется прогнозирование промежуток времени между последовательными диагностированиями постоянен Т= constи ОД выводится из специального контрольного режима полностью обновленным. Вершины графов соответствуют следующим состояниям:
Проделав все необходимые операции рассмотренной выше методики получения выражения для критерия организации СД, получим выражение для показателя готовности: в первом случае (4.3)
Сравнив выражения ( 4.3 ) и (4.4 ), увидим, что выражение ( 4.4 ) отличается от выражения (4.3 ) добавляют в числитель
Условием целесообразности прогнозирования является неравенство ПГ2>
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|