Системы технической диагностики.

СТД – совокупность элементов предназначенных для решения задачи диагностики, т.е. определение текущего состояния объектов и отыскание неисправности с заданной глубиной.

Основными элементами СТД являются:

· объект диагностики

· средства диагностики – приборы (аппаратура) для выработки и подачи воздействий на объект получения, переработки и анализа диагностической информации.

· средства передачи диагностической информации

· оператор (потребитель) результатов диагностирования

Системы диагностирования могут быть различны по своему назначению, структурному составу, схемотехническим решением и т.п. В зависимости от способа подачи на объект проверочных воздействий различают системы тестовой и функциональной диагностики.

 

Системы функциональной диагностики – это системы, которые используют в качестве проверочных воздействий рабочие сигналы, соответствующие заданным алгоритму функционирования объектов и они не могут выбраться произвольно. В этом случае воздействия являются внешними по отношению с средствам диагностики, т.е. они вырабатываются в самом объекте в процессе его работы. Схема ФД может быть представлена следующим образом.

Внешние воздействия

Результаты диагностики

Средства диагностики

Объект диагностики

реакция

 

Эти системы применяются, как правило, в процессе эксплуатации объекта для контроля функционирования (работоспособности) и поиска неисправности. Они позволяют выявить в процессе работы отказавшие элементы и заменить их на резервные, переходить на другие режимы работы, для которых возникшая неисправность не существенна, т.е. строить адаптивные системы к текущему состоянию объекта. Однако ограниченный набор рабочих воздействий не всегда позволяет оптимально решить задачи диагностирования.

Эти системы позволяют обнаружить отказ любого элемента т.к. каждый элемент в системе выполняет определенную функцию.

 

 

Системы тестовой диагностики – используют первичные воздействия, которые вырабатываются средствами диагностики.

Объект диагностики

Результат диагностики

Средства диагностики

тестовое

воздействие

реакция

 

В этих системах состав и последовательность подачи тестовых воздействий на объект могут быть произвольными и выбираются из условий эффективной организации процесса диагностики. При этом, для получения воздействий и откликов можно использовать не только основные входы и выходы объектов, но так же внутренние узлы и ветви. Это способствует получению большей глубины поиска неисправностей при меньших затратах времени и оборудовании. Тестовая диагностика может проводиться при любых видов контроля (оценка исправности, работоспособности, функционирования, поиск неисправностей).

Результатом технической диагностики объекта является суждение. Для формирования суждений необходима выработка отклика объекта на воздействия. В простейшем случае она состоит в сравнении значений выходных сигналов с допустимыми.

Объектами исследований в технической диагностики являются реальные технические системы. Их теоретический анализ предполагает определенную идеализацию объекта, при котором выделяют существенные свойства реальных систем и не учитывают второстепенные, т.е. реальные системы заменяют моделями.

 

Модели объектов диагностики

 

Одной из распространенных форм описания технических объектов является структурная схема. Для целей технической диагностики объект обычно представляют в виде функциональной модели, которая отличается от структурной схемы выбором первичных функциональных элементов.

Под функциональными элементами понимают часть объекта диагностики, который может находиться только в одном из двух состояний: исправно и неисправно. При построении структурной схемы исходят из закономерностей рабочих процессов в объекте, а при построении функциональной модели – из заданной точности локализации неисправности с учетом конструктивной особенности объекта.

Как показывает практика диагностирование нужно вести до отказавшего элемента, при этом наиболее рационально поиск неисправностей нужно производить последовательно на разных уровнях. В соответствии с этим строят несколько функциональных моделей для поиска неисправностей с различной степени глубины.

Исходными данными для построения функциональной модели являются:

· Структурная схема объекта диагностики

· Описание процессов протекающих в объекте

· Заданная глубина поиска неисправностей

При построении функциональных моделей необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. для каждого функционального элемента должны быть известны значения входных и выходных параметров. Их функциональная зависимость и способ контроля;

2. при выходе из допустимых пределов хотя бы одного из входных сигналов появляется один выходной сигнал, который так же выходит из допустимых пределов.

3. функциональный элемент считается неисправным, если при всех входных сигналах лежащих в допустимых пределах на его выходе появляется недопустимый сигнал

4. значение внешних входных сигналов всегда допустимы

5. если выходной сигнал одного элемента является входным для другого, то значения этих сигналов совпадает

6. линии связи между элементами абсолютно надежны

7. любой функциональный элемент модели может иметь только 1 выходной сигнал. При произвольном количестве входных сигналов.

Функциональная модель выполняется в виде графической схемы, на которой каждый элемент обозначается прямоугольником с некоторым количеством входов и одним выходом.

Выход любого элемента можно соединять с любым числом входов, а вход любого элемента может быть соединен только с одним выходом.

Входы которые не соединены ни с одним выходом – внешние. Они передают внешние воздействия на объект [z_i]. Выход y_i где i элемент вырабатывающий выходной сигнал.

 

 

Модели состояний объекта.

 

Для обработки оптимальных диагностических процедур недостаточно описания объекта в виде функциональной модели.

Необходимо учитывать отношения между множеством состояний системы и множеством возможных вариантов ее проверок. Такое отношение наиболее удобно описывать в табличной форме – называемой таблицей состояний или матрицей неисправности.

Таблица состояний объекта строится на основе логического анализа функциональной модели. Предполагается, что система находится в некотором известном состоянии имеющим неисправность не более одного элемента (S_i). Путем логического анализа модели определяют исходы каждой из элементарных проверок. Считается, что при одной проверки анализируется выходной сигнал только одного элемента. Проводится анализ всех возможных состояний системы S_i, где имеются не более одного неисправного элемента. Результаты анализа заносятся в таблицу, строки которой соответствуют возможным состояниям S_i, столбцы проверкам (П_j) выходным сигналам Y_j.

Число строк равно числу рассматриваемых состояний объекта и определяется числом функциональных элементов n, а число столбцов – числу проверок П_j, которое определяется числом контрольных точек (выходных сигналов). Каждая строка будет содержать совокупность всех проверок при одном из состояний объекта, а каждый столбец - результаты одной проверки для всей совокупности рассматриваемых состояний объекта.

Нули в столбцах проверок определяют номера элементов, охваченных данной проверкой, т.е. элементы, состояния которых влияют на результат проверки. Номер проверки определяется номером элемента, выходной, сигнал которого контролируется. При положительном результате проверки все охваченные ей элементы (содержащие нули) исправны. При отрицательном результате (выходной сигнал выходит за пределы допуска) хотя бы один охваченный проверкой элемент неисправен.