Презентация - Булгаков Н.Ф. Основы теории надежности и диагностики АТС

Подождите немного. Документ загружается.

Функциональная модель однозначно определяет проверки, которые могут выполняться

с целью поиска всех отказавших элементов, или, иначе, с целью диагностики состояния

системы. Каждая проверка заключается в подаче допустимых воздействий на

элементы и контроле ответных реакций.

Таким образом, для того чтобы задать любую возможную проверку, необходимо

указать, какие допустимые воздействия прикладываются и какие реакции

контролируются при выполнении данной проверки.

Функциональные

модели, вкоторыхкаждаявозможнаяпроверкапредполагает

контроль

реакцииодногоизэлементовнаприложенныексистемедопустимые

внешние

воздействия, обладаютрядомособыхсвойств. Вчастности, есливэтих

моделях

допускаетсяотказлюбогоодного, итолькоодногоэлемента, тосхему

объекта

можнопредставитьввидеориентированногографа. Крометого, еслив

схемах

объектовмоделейотсутствуютобратныесвязи (т. е. изменениереакции

любого

элементанеприводиткпоявлениюнедопустимоговоздействиянаего

входе,

поступающегосвыходакакого-либодругогоэлемента), тоотказылюбого

другого

элементаявляютсяразличимыми. Отметимтакже, чтовслучае

произвольного

числаотказавшихэлементовдляфункциональныхмоделейбез

обратных

связейсуществуеттакаяпоследовательностьпроверок, которая

позволяет

выявитьлюбуюкомбинациюотказавшихэлементов.

Формализация методов построения алгоритмов диагноза технического состояния

некоторого объекта предполагает наличие формального описания объекта и его

поведения в исправном и неисправных состояниях. Такое формальное описание

(в аналитической, табличной, векторной, графической или другой форме) будем

называть математической моделью объекта диагноза. Математическая модель

объекта диагноза может быть задана в явном или неявном виде.

Явная модель объекта диагноза представляет собой совокупность формальных

описаний исправного объекта и всех (точнее, каждой из рассматриваемых) его

неисnправных модификаций. Для удобства обработки все указанные описания

желательно иметь в одной и той же форме. Неявная модель объекта диагноза

содержит какое-

либо одно формальное описание объекта, математические модели

его физических неисправностей и правила получения по этим данным всех других

интересующих нас описаний. Чаще всего заданной является математическая

модель исправного объекта, по которой можно построить модели его неисправных

модификаций.

Общие требования к моделям исправного объекта и его неисправных модификаций,

а также к моделям неисправностей состоят в том, что они должны с требуеnмой

точностью описывать представляемые ими объекты и их неисправности. В неявных

моделях объектов диагноза модели неисправностей, кроме того, должны

удовлетворять требованию удобства их «сопряжения» с имеющимся описанием

объекта и тем самым обеспечить достаточно простые правила получения других

описаний объекта.

Объекты диагноза разделим на классы. Объекты, все координаты которых могут

принимать значения из континуальных множеств значений, отнесем к классу

непрерывных объектов. К классу дискретных объектов причислим объекты

диагноза, значения всех координат которых задаются на конечных множествах,

а время отсчитывается дискретно. Если значения части координат объекта заданы

на континуальных, а значения других – на конечных множествах, то объект

является гибридным.

Объекты будем называть комбинационными или объектами без памяти,

если значения

их выходных координат однозначно определяются только значениями их входных

координат. Последовательностными, или объектами с памятью,

являются объекты,

у которых наблюдается зависимость значений их выходных координат не только от

значений входных координат, но и от времени.

Часто входные и внутренние координаты объекта называют входными и

соответственно внутренними переменными, а выходные координаты –

выходными функциями. Входные переменные и выходные функции могут

быть сопоставлены как основным, так и дополнительным входам и соответственно

выходам объекта.

Математическая модель состояния объекта связывает в некоторой аналитической, векторной, графической, табличной или другой фор

Математическоймодельюисправногообъекта

),(

нач

YXZ Ψ=

Математическоймодельюнеисправногообъекта

),(

нач

iii

YXZ Ψ=

Характерной особенностью функциональной схемы системы функционального

диагноза является отсутствие в средствах диагноза источника (тестовых)

воздействий. Напомним, что теперь объект в процессе диагноза применяется

по своему назначению или находится в режиме имитации такого применения:

воздействия оживляются рабочими и поступают на основные входы объекта.

Примером систем функционального диагноза являются широко распространенные

системы централизованного контроля, в которых о техническом состоянии объекта

судят по результатам сравнения фактических значений параметров объекта с их

верхними и нижними допустимыми значениями. В этом случае физической моделью

объекта диагноза является аппаратура хранения и выдачи указанных допустимых

значений контролируемых параметров.

В практике не всегда требуется или возможно проведение диагноза с глубиной до

каждой одной неисправности объекта (например, часто нет необходимости различать

неисправности одной и той же сменной компоненты объекта). Иногда полезно

обеспечить возможность формировать результаты тестового диагноза по ходу

процесса и тем самым прекращать его, не дожидаясь реализации всех элементарных

проверок.

В системах функционального диагноза не всегда можно конструктивно четко

отделить аппаратуру, принадлежащую объекту диагноза, от аппаратуры средств

диагноза. Более того, встроенные средства функционального диагноза могут

использоваться для целей тестового диагноза, а структура функционирующего

объекта диагноза может отличаться от его структуры при тестовом диагнозе и т. п.

4.1.2.1 Таблицафункцийнеисправностей

Явнуюматематическуюмодельобъектадиагнозаможнопредставитьвтабличной

форме.

Построимпрямоугольнуютаблицу, строкамкоторойпоставимвсоответствие

допустимыеэлементарныепроверки пj измножества П, астолбцам – технические

состоянияобъектакакфункции

, реализуемыеобъектом, находящемсявисправном

или неисправном состоянии. Построенную таблицу будем называть таблицей

функций неисправностей объекта диагноза. Множество технических состояний

объекта обозначим Е.

Таблица функций неисправностей

Непосредственное

использованиетаблицыфункцийнеисправностейкакформы

представления

информацииприпостроениииреализацииалгоритмовдиагноза

физических

моделейобъектовдиагнозачастоневозможнопопричиневысокой

размерности

таблицы. Однакокакуниверсальнаяматематическаямодель

объекта

диагнозатаблицафункцийнеисправностейоченьнагляднаиудобна

при

обсуждениииклассификациипринципов, атакжеосновныхпроцедур

построения

иреализацииалгоритмовдиагноза, дажееслиэтипринципыи

процедуры

первоначальноформулируютсянаязыках, отличныхотязыка

таблиц

функцийнеисправностей.

Как

всякаяматематическаямодельобъектадиагноза, таблицафункций

неисправностей

нужнадлядвухприменений: дляпостроенияалгоритмов

диагноза

припроектированиисистемдиагнозаидляпостроения

физической

моделиобъектаприреализацииэтихсистем.

4.1.2.2 Диагностическиемоделидиагностированияавтомобилей.

Объект диагноза может находиться в исправном состоянии, если не удовлетворяет всем

техническим требованиям, которые предъявляются к нему в данный момент времени.

Исправное состояние и все исправные состояния объекта диагноза отражают его

техническое состояние. Следовательно, достигнуть цели диагностика может только в

результате анализа множества исправных и неисправных состояний, в которых может

находиться объект. Этот анализ может быть выполнен теоретически в период

разработки нового автомобиля и его агрегатов или экспериментально в период

эксплуатации автомобиля. Однако выполнение такого эксперимента в эксплуатации

затруднительно из-

за большого количества возможных состояний объекта диагноза или

просто технически невыполнимо. В связи с этим требуются специальные методы для

теоретического анализа множества возможных состояний автомобиля в целом или его

отдельных частей. Такие методы основываются на исследовании диагностических

моделей. Диагностические модели устанавливают причинно-

следственные соотношения

между техническим состоянием объекта диагноза (входными и внутренними параметрами

его структуры) и их диагностическими сигналами (выходными параметрами).

Диагностические модели могут быть представлены в аналитической, табличной,

векторной, структурно-следственной или другой формах. Выбор модели зависит от

некоторых факторов: условий эксплуатации, возможных конструктивных

выполнений, степени изученности данного объекта или его отдельной системы,

степени абстрагирования от реальной системы и т. п.

Аналитические модели наиболее полно описывают процессы диагностической

системы. Однако при большом количестве структурных элементов и внешних

факторов, воздействующих на систему, они бывают очень громоздкими, что

затрудняет применение их относительно выходных параметров.

В связи с этим в практике получили широкое распространение

структурно-следственные модели. На уровне I этой схемы находятся наиболее

уязвимые механизмы и детали автомобиля; на уровне II —

сопряжения между ними,

т. е. структурные параметры. На уровне III показаны отклонения этих величин,

превышающие предельные значения, т. е. характерные неисправности. На уровне

расположены рабочие или сопутствующие процессы (диагностические признаки),

соответствующие структурным параметрам. Уровень V занимают диагностические

параметры, т. е. физические величины, при помощи которых можно измерить

сопутствующие, или рабочие, процессы объекта диагностирования и, таким образом,

определить техническое состояние объекта без его разборки.

Структурно-следственная модель создается на основе инженерного изучения

устройства объекта и его функционирования, статистического анализа показателей

надежности и оценки диагностических параметров.

Основным недостатком вышеприведенных моделей являются трудность и

невозможность синтеза моделей больших сложных систем. Поэтому большое

распространение находит имитационное моделирование.

Имитационное моделирование позволяет экспериментально исследовать сложные

внутренние взаимодействия с большой размерностью по числу переменных связей

между элементами модели. Оно дает возможностьизучать воздействие на функциональные

системы информационных и организованных изменений, носящих случайный характер,

нелинейность, ограничения различных типов.

Имитационное моделирование позволяет оценить поведение системы в новых

ситуациях, проверять новые стратегии и правила принятия решения.

Решение задачи автоматизации логического процесса постановки диагноза требует

разработки моделей агрегатов и систем автомобиля как объектов диагностирования,

описывающих на одном математическом уровне взаимосвязи между множеством

возможных технических состояний (неисправностей) и множеством значений

диагностических параметров.

Замена исходного объекта диагностирования моделью связана с выделением

основных, существенных для постановки диагноза сторон и свойств, так или иначе

связанных с задачей определения действительного технического состояния объекта.

При этом множество сторон и связей объекта, исключительно важных с точки

зрения его функционирования как устройства, предназначенного для выполнения

определенной работы, становятся второстепенными и при разработке модели

технического устройства как объекта диагностирования могут быть исключены.