Презентация - Булгаков Н.Ф. Основы теории надежности и диагностики АТС
Подождите немного. Документ загружается.
Структурно-следственная диагностическая модель.
Физическая характеристика элементов систем диагностирования включает в себя
характеристику механизмов и агрегатов автомобиля по назначению, устройству и
специфическим признакам, технико-
экономическую характеристику неисправностей,
характеристику структурных и диагностических параметров и процессов их
изменения, характеристику нормативных показателей, процесс, средства и
технологию диагностирования, а также приспособленность автомобиля к
определению его состояния.
Математическая модель элементов систем диагностирования отражает
формализованное описание объекта и его технико-экономические критерии,
математические модели закономерностей изменения структурных и
диагностических параметров объекта, описание законов распределения
отказов и неисправностей; модели связей между структурными и
диагностическими параметрами объекта; критерии количественной оценки
диагностических параметров; модели определения нормативных показателей и
модели прогнозирования; модели оценки средств; алгоритм постановки
диагноза и процедуры диагностирования.
Замена реальных технических устройств их идеализированными моделями
позволяет широко использовать различные математические методы. Под
математической моделью объекта диагностирования следует понимать
множество аналитических, логических, статистических, графических и вообще
любых качественных соотношений, которые связывают выходные параметры
объекта с его входными и внутренними параметрами.
Наиболее универсальной моделью объекта диагностирования является представление
его в виде «черного ящика», в частности конечного автомата, входные и выходные
параметры которого имеют конечное множество значений. Предполагается, что
все возможные состояния, объекта образуют конечное множество состояний. В
данном случае объект является «черным ящиком» не потому, что его внутренняя
структура и параметры полностью не известны, а потому, что накладывается
запрет на доступ к ним и состояние объекта можно определять, только исследуя
его выходные параметры (без разборки).
Для представления объекта диагностики в виде «черного ящика необходимо задать
множество всех входных воздействий У от стимулирующих устройств и внешней среды;
множество всех выходных (диагностических) параметров S;
множество всех структурных параметров объекта X;
оператор А, преобразующий множества X и Y в множество S:
{
}
XYAS ,=
Учитывая, что при диагностировании элементы множества У стабилизируются
(или изменяются по заданному закону), выражение преобразуется в вид
S= A{X].
Представление объекта агностики в виде «черного ящика»:
Y —множество входных воздействий; X–множество внутренних состояний;
S–множество выходных сигналов
Если параметры технического состояния объекта {xi}
отнести к выходным параметрам
объекта диагностики, то диагностическая задача формулируется следующим образом:
по известным значениям выходных параметров {Sj
} определить неизвестные значения
входных параметров {xi).
Для успешного решения этой задачи необходимо знание вида оператора А, иными
словами, необходимо исчерпывающее описание связей между всеми выходными
параметрами и всеми возможными состояниями (неисправностями) объекта.
Очевидным преимуществом постановки диагноза с использованием аналитической
модели является возможность получения конкретных числовых значений структурных
параметров, что позволяет определить техническое состояние объекта не только в
момент диагностирования, но и, накапливая информацию, полученную за несколько
диагностических обследований объекта, анализировать изменение структурных
параметров в функции пробега с целью прогнозирования его технического состояния.
Однако практическое использование такой аналитической модели пока ограничено в
силу следующих обстоятельств:
вид функций для большинства агрегатов и узлов автомобиля; пока не установлен;
если функции не удовлетворяют условиям непрерывности и дифференцируемости
по каждому из своих аргументов, что сплошь и рядом имеет место в реальных моделях,
то решение системы уравнений наталкивается на большие математические трудности;
многие диагностические параметры в принципе не могут быть выражены в виде
аналитических функций структурных параметров (например, изменение химического
состава и цвета отработавших газов в функции технического состояния топливной
системы двигателя).
4.1.3. Диагностированиепростыхисложныхобъектов.
4.1.3.1 Диагностическиепараметры.
Возможность непосредственного измерения структурных параnметров объектов
диагностирования без их разборки весьма ограничена. Поэтому при определении
технического состояния механизмов автомобиля пользуются диагностическими
параметрами косвенными величинами, связанными со структурными параметрами и
несущими достаточную информацию о техническом состоянии объекта.
Диагностическими параметрами могут быть параметры рабочих и сопутствующих
процессов или их производные.
Параметры сопутствующих процессов (например, нагрев, шумы, вибрации и др.)
дают более узкую информацию о техническом состоянии объекта диагностики.
Они достаточно универсальны и широко применимы для поэлементного
диагностирования сложных систем.
Геометрические параметры (статические характеристики), определяющие
отдельные элементарные связи между деталями механизма (например, зазоры,
несоосность, свободный ход и др.), дают ограниченную, но конкретную информацию
о состоянии объекта.
Классификация диагностических параметров:
а — по принципу образования; б — по виду информации; в — по функции
наработки; г — по функции структурного параметра
Диагностические параметры подобно структурным являются случайными,
непрерывными или дискретными величинами. Закоnномерности их изменения
обусловлены изменениями структурных параметров объекта. Аналогично
структурным диагностические параметры имеют начальные (или номинальные)
величины, соответствующие исправному состоянию объекта, предельные,
соответствующие границе перехода в класс неисправных состояний и упреждающие.
Так же, как структурные, диагностические параметры имеют различную значимость
и, как правило, определяют техническое состояние сложного объекта диагностики
комплексно.
При измерении диагностического параметра неизбежно регистрируются и помехи,
которые обусловлены, во-первых, конструкцией объекта и, во-вторых,
избирательными способностями и точностью прибора. Это затрудняет постановку
диагноза и снижает его достоверность.
Для повышения точности диагноза в некоторых случаях (например, при
акустической диагностике) измеряют не физические величины диагностических
параметров, а их первую или вторую производную по времени или наработке
(например, вместо амплитуды звуковых колебаний – их скорость или ускорение).
Диагностическими параметрами могут быть параметры относительно стабильных
величин (зазоры, нагрев и т. п.) или же цикличных быстроизменяющихся процессов
(вибрации, колебания).
В первом случае (например, при использовании в качестве
диагностического параметра люфта), периодически измеряя его величину, можно в
результате диагностирования обнаружить неисправности и предсказать ресурс
безотказной работы данного механизма. Для этого потребуется знание закономерности
изменения диагностического параметра в функции пробега и его нормативное значение.
Во втором случае (например, при использовании в качестве диагностического
параметра осциллограммы напряжения в цепи зажигания, наблюдаемой на экране
прибора) индивидуальное прогнозирование безотказной работы затруднительно.
В данном случае для того, чтобы выявить неисправность, надо знать допустимое
отклонение среднестатистического изображения осциллограмм от нормы (эталона).
При использовании постепенно изменяющихся диагностических параметров для
их описания можно применять целевую функцию
4.1.3.2 Параметрытехническогосостояниямеханизмовавтомобиля.
Параметрамитехническогосостояния, илиструктурнымипараметрами
механизманазываютфизическиевеличины (миллиметр, градус, вольтит.д.),
определяющиесвязьивзаимодействиемеждуэлементамиэтогомеханизмаи
егофункционированиевцелом. Так, например, параметрамитехнического
состоянияузлавал–подшипникявляютсяразмерысопряженныхповерхностей
цапфыиподшипника, определяющиезазормеждуними, овальность, конусность,
соосностьит.п.
Впроцессеэксплуатациипараметрытехническогосостояния
механизмаизменяютсяотноминальной Хн (илиначальнойпослеприработки)
допредельной Хп величины. Приэтомизменяютсяипоказателирабочей
характеристикимеханизмаотвеличин, соответствующихновомуизделию, до
величин, соответствующихизделию, неприnгодномукдальнейшему
использованию.
Указанныеизмененияносятслучайныйхарактер. Онизависят
оттемпаизнашиваниядеталей, деформаций, нарушениякрепленийи
другихпричин, обусловленныхкакнеоднородностьюпроизводстваизделия,
такимногочисленнымиэксплуатационнымифакторами.