Проектирование и оптимизация устройств диагностирования

Техническая реализация систем диагностирования предпола­гает максимальный учет всех возможных факторов, влияющих на выбор того или иного конструктивного варианта. Эти факторы многочисленны, специфичны и противоречивы. Для автоматиче­ских систем управления основными следует считать время восста­новления Т_В, вес V и габариты G, потребляемую мощность N, ав­тономность С (цена обслуживания), надежность Р, число контро­лируемых параметров n, показатели точности ∆.

По любой форме критерия проектирования определяющим является выбор контролируемых параметров, однако вариации в выборе этих параметров на стадии проектирования систем диагно­стирования практически исключены. Их определение осуществля­ется в результате предварительного анализа соответствующих мо­делей диагностирования и способствует обоснованной постановке задач проектирования. Приоритет тех или иных перечисленных показателей и их значения задаются исходя из конкретных усло­вий. Задача проектирования систем диагностирования состоит в разработке методов, при которых эффективность технических решений может быть оценена с помощью указанных показателей.

Критерий оптимизации принимаемых конструктивных реше­ний должен назначаться из условий максимизации (минимизации) целевой функции. Следовательно, при его формировании следует отдать предпочтение определяющему для данной системы показа­телю. Наиболее рациональным является критерий, позволяющий количественно оценить эффективность применения системы ди­агностирования.

Для систем диагностирования при заданных технических ха­рактеристиках целевая функция

(17.20)

Критерий эффективности может быть представлен в виде

(17.21)

где E_i(S_j) — эффективность по i-му параметру при j-совокупности технических решений; k — число параметров.

Функцию E_i(S_j) целесообразно представлять в виде функции двух переменных, тогда она характеризует эффект применения системы диагностирования по определяющему и одному из подприоритетных показателей. Указанное представление позволяет использовать достаточно простой по практической реализации метод пошаговой оценки эффективности принимаемых техниче­ских решений.

Если обозначить базисные показатели через Т_B0, G ₀, F₀, N ₀, C₀, Р₀, п ₀, ∆₀, то соответствующие значения E_i(S_j) (при определяющем показателе, например, времени восстановления) принимают вид

(17.22)

Процесс проектирования необходимо подчинять максимиза­ции критерия эффективности Е. При l равнозначных приоритет­ных показателях осуществляется максимизация функции

(17.23)

При шаговом методе оценки технических решений каждому шагу соответствует одно из функциональных устройств системы диагностирования. Такими устройствами являются, например, преобразователь, устройство обработки информации, индикатор, регистрирующее устройство.

Возможные конструктивные решения каждого из функцио­нальных узлов (например, для коммутатора) могут быть представ­лены в виде таблицы, содержащей количественные характеристи­ки типовых устройств (табл. 17.1).

Таблица 17.1 Количественные характеристики типовых устройств

 

Наиме­нование аппарата	Входное сопро­тивле­ние, кОм	Выходное сопротив­ление, кОм	Вид входного сигнала	Вид вы­ходного сигнала	Интен­сивность отказов	Относи­тельная стои­мость
К1-10			Постоян­ный ±5 В	Постоян­ный ±5 В	12 • 10-6
…	…	…	…	…	…	…
К1-20			Постоян­ный ±5 В	Постоян­ный ±5 В	15 • 10-6

 

Задача оптимизации проектирования состоит прежде всего в наиболее рациональном распределении заданных ресурсов пока­зателей эффективности. Оптимальная совокупность технических решений характеризуется целевой функцией. Оптимум целевой функции определяется рекуррентным соотношением

где r - число шагов; C_ki, λ_ki — заданные ресурсы; C _kr, λ _ri — Ресур­сы, выделенные на каждом шаге; ресурсы, обеспечиваю­щие максимум эффективности на предшествующих шагах проек­тирования.

Текущие значения λ_тек и С_тек, соответствующие допустимым техническим решениям, оцениваются по формуле

где λ ₀, С₀ — интенсивность отказов и стоимость объекта диагно­стики.

Несовместимость технических решений i -гo и (i + 1)-го шагов (по форме и уровню согласуемых параметров) влечет за собой до­полнительный расход ресурсов, который может быть отнесен к (i + 1)-му шагу. Оптимальным является такое сочетание техниче­ских решений каждого из r возможных шагов, которые обеспечи­вают максимальную эффективность. С этой целью на каждом из r шагов выбирается из множества H_i технических решений такое решение, которое максимально увеличивает критерий эф­фективности при заданных технических характеристиках систе­мы диагностирования. В результате

(17.24)

либо

(17.25)

Необходимые вычислительные операции при заданной методи­ке легко формализуются и могут быть выполнены с помощью ЭВМ.

 

17.3.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: