Методологические основы технического диагностирования

Техническая диагностика направлена на исследование текуще­го состояния ОД, на разработку методов определения технического состояния ОД и принципов построения систем диагностирования. Условия непрерывной эксплуатации ОД в отрыве от ремонтной базы при ограниченном времени восстановления и минимальном ЗИПе заставляют ориентироваться не столько на обнаружение места воз­никновения дефекта, сколько на определение его характера, возможных последствий.

Техническое диагностирование предполагает определение тех­нического состояния ОД с определенной точностью. Результатом этого процесса должно быть заключение о техническом состоянии ОД с указанием места, а при необходимости — вида и причины дефекта. Поскольку необходимо классифицировать исправное (от­сутствие дефектов) и неисправное (наличие дефектов) состояния ОД, то возникают задачи формирования математических моделей ОД, позволяющих анализировать влияние дефектов на их работо­способность по тому или иному критерию. Результат такого анали­за позволяет определить наиболее рациональный алгоритм поиска неисправности и направление проектирования систем диагности­рования. Организация диагностирования может быть представле­на схемой, приведенной на рис. 16.1.

Могут быть использованы четыре схемы: рис. 16.1 а — систе­ма диагностирования (СД) встраивается в ЭА; рис. 16.1 б — СД на­ходится за пределами ЭА, но в аппарат встроены датчики (Д); рис. 16.1 в — СД находится за пределами ЭА, но внутри размеще­ны Д и вспомогательные устройства — подкоммутаторы (ПК); рис. 16.1 г — СД находится за пределами ЭА. При диагностирова­нии ЭА чаще всего используется именно эта схема.

В процессе функционирования ОД переходит из одного состоя­ния в другое. В связи с тем, что исходным является исправное со­стояние и оно определено, наиболее существенным следует считать определение оператора перехода объекта в те или иные со­стояния. Математическая формулировка оператора может быть различной в зависимости от природы рассматриваемого ОД, его структуры, характера упрощающих предположений и т. д. При всех обстоятельствах любое состояние должно определяться опе­ратором однозначно. В этом состоит его детерминированность.

Ограниченная достоверность знаний закономерности перехо­дов ОД приводит к необходимости использования вероятностных характеристик.

Переход объекта в различные состояния происходит под влия­нием возникшей неисправности. При контроле работоспособности результат перехода объекта в то или иное новое состояние известен, хотя не всегда могут быть достоверно определены его причины. Ко­гда причины неизвестны, возможно определить некоторую регу­лярную взаимосвязанную цепь событий, которая с определенной достоверностью, зависящей от числа и качества наблюдений, уста­навливает указанную закономерность.

Особенностью детерминированных моделей является единст­венность траекторий, однозначно указывающих на связь работо­способности ОД с характером ее неисправности.

Для случайных моделей оператор перехода учитывает вероят­ностные характеристики. Оператор здесь также имеет детермини­рованный характер, хотя и не определяет достоверно траектории перехода объекта из одного состояния в другое.

Состояние ОД в общем случае может быть описано n-мерным вектором

(16.1)

в котором — составляющие вектора.

Оператор перехода системы из состояния в состояние может быть описан матрицей вида

(16.2)

где — коэффициенты преобразования.

Модель дает возможность представить любые процессы в фор­ме линейных и нелинейных преобразований. Например, если век­тор характеризует исходное состояние объекта, то его произ­водное состояние для линейного преобразования

(16.3)

может быть записано в виде

(16.4)

Для широкого класса объектов, описываемых дифференциаль­ными уравнениями, математическая модель принимает форму

(16.5)

— n -мерные векторы; — их составляющие.

Вероятностная математическая модель ОД также может быть представлена в векторной форме. Оператор перехода в выражениях (16.4) и (16.5) является при этом матрицей случайных величин.

Принятые принципы представления математических моделей не противоречат методам получения рациональных программ опре­деления работоспособности и поиска дефекта, широко представ­ленных в различных публикациях. В основе этих методов лежит представление оператора перехода в виде таблицы состояний, ха­рактеризуемых символами 0 и 1. Использование указанного под­хода построения математической модели позволяет задать данные состояния, связав их с физически возможными, а следовательно, и правомерными для той или иной системы.

Анализ математической модели ОД должен быть направлен на решение двух основных задач:

■ получение качественной и количественной оценок влияния возможных неисправностей на целевую функцию, характери­зующую работоспособность ОД;

■ определение необходимого и достаточного числа контролируе­мых параметров.

При анализе математических моделей существуют две тенден­ции. Первая состоит в том, что в рассмотрение вводится макси­мально возможное число состояний, в итоге определяемое числом элементов ОД. Вторая исходит из того, что второстепенные при­знаки нецелесообразно принимать во внимание в силу их незна­чительной информативности.

В случае использования детерминированного оператора (16.2) работоспособность ОД рассматривается в предположении опреде­ленного характера изменения ее параметров.

При учете случайных законов изменения параметров работо­способность оценивается с помощью вероятностных характеристик. Подобное представление модели ОД не противоречит принципам, которые положены в основу построения алгоритмов определения его работоспособности и поиска дефекта при представлении про­цедур диагностики марковскими процессами, поскольку будущее состояние системы действительно может определяться предыду­щим состоянием. В любом случае существует вероятность того, что система, находящаяся в состоянии j в момент времени t, перейдет в состояние i в момент времени t + ∆t. Если рассматривать дис­кретный марковский процесс и характеризовать поведение систе­мы n-мерным вектором с составляющими Р_ij, определяющими ве­роятность нахождения системы в момент времени t в состоянии j, то поведение системы в момент времени t + 1 может быть найдено из решения системы уравнений вида

(16.6)

Направленность на ограничение числа состояний системы впол­не оправдана, поскольку учет всех возможных связей, особенно для сложного объекта, может создать непреодолимые трудности при разработке модели ОД. Кроме того, степень сложности моде­ли может оказаться слишком высокой и за множеством второсте­пенных связей могут потеряться основные связи, определяющие процесс функционирования.

Разумное упрощение модели ОД может быть выполнено толь­ко при анализе ее специфики и учете ограничений, диктуемых задачами диагностирования. Объективной мерой ограничений слу­жит время, отводимое на восстановление системы, и цена отказа системы. Эти параметры взаимосвязи и образуют единый крите­рий, характеризующий эффективность решения задачи или сте­пень возможных последствий, вызванных отказом системы.

 

 

16.3.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: