Общие теоретические сведения

 

Определение части изделия, отказ которой привел к возникновению состояния неработоспособности, называется поиском места отказа. Физически отказ радиоэлектронного средства (РЭС) сопровождается или прекращением функционирования (внезапный отказ) или выходом параметра за пределы допусков (постепенный отказ).

Фиксация отказа является следующим за проверкой работоспособности этапом диагностирования. В сложных РЭС поиск места отказа (ПМО) является трудоемкой процедурой. Для ПМО необходима, как правило, более высокая квалификация инженерно-технического состава, чем для контроля работоспособности.

ПМО и восстановление РЭО проводятся в течение нескольких этапов:

а) определяется неработоспособное состояние РЭО;

б) определяется отказавший блок или иное радиоэлектронное устройство (РЭУ) с точностью до сменной сборочной единицы;

в) находится место отказа с точностью до отказавшего восстанавливаемого или заменяемого электрорадиоэлемента;

г) восстанавливается отказавший блок или иное РЭУ;

д) восстанавливается отказавшее РЭО [4].

Существуют различные диагностические модели (ДМ) – разновидность аналитических диагностических моделей, метод ветвей и границ, а также информационные графоаналитические модели.

Основные достоинства аналитических диагностических моделей – глубина и полнота отношений. Недостатков тоже два – сложность и отсутствие инженерной наглядности. Информационные ДМ лишены этих недостатков.

Ориентированные графы дают одно из наиболее наглядных представлений объектов диагностирования. Если объект диагностики (ОД) может быть описан системой линейных алгебраических уравнений, то эту систему можно представить функцией – диаграммой прохождения сигналов. Диаграмма прохождения сигналов строится на основе принципиальной или функциональной схемы РЭУ или РЭС и представляет собой схему, состоящую из узлов, которые соединены направленными ветвями. Такое построение диаграммы прохождения позволяет выявить ряд дополнительных связей и оптимизировать число параметров [4, 7, 8].

Ориентированные графы строятся не только на основе диаграммы прохождения сигнала, но и по функциональной схеме РЭУ. Любая функциональная (принципиальная) схема РЭУ может быть представлена логическими структурами формирования и прохождения сигнала, в которых заложена потребительская информация о состоянии РЭС. Таким образом, первичным видом диагностической модели является структурная схема, она же логическая модель.

В виде ориентированного графа, дуги (ребра) которого снабжены стрелками, может быть представлена радиоэлектронная схема любой сложности. Ориентированный граф обозначают символом G (X, V), где X (х ₁… х_n) и V (v ₁… v_m) – соответственно множества вершин и дуг. С понятием ориентированный граф связан термин «отображение». Отображение показывает, каким образом вершина x_i отображается в других вершинах.

Возвращаясь к графическому представлению сложных схем, отметим, что отображение ориентированного графа G (X, V) позволяет наглядно проследить взаимное влияние предыдущих выходов на последующие выходы и определить взаимное влияние параметров.

Представление изображения функциональных схем в вид ориентированных графов позволяет так же представить схему, как и любой граф, в виде матрицы, так называемой «матрицы смежности».

Матрица смежности графа G, состоящего из n вершин, - это квадратичная матрица А = ||а_ij|| с n строками и n столбцам; ее общий элемент а_ij = 1, тогда между вершинами х_i и х_j есть связь, a a_ij = 0, когда вершины х_i и х_j – не соединены дугами.

Строка смежности, состоящая только из нулей, свидетельствует о том, что в эту вершину отображаются все остальные.

Рассматриваемый нами вид графоаналитической модели является матрицей состояний, имеющей так же наименования: таблица состояний, таблица неисправностей и др. Матрица состояний строится на базе функциональной диагностической модели. Номер столбца соответствует номеру вида технического состояния ОД, номер строки – элементарной проверке U_i на выходе блока i.

При составлении таблицы по ФДМ или по ориентированному графу, соответствующему ФДМ устройства, логическим путем оцениваются результаты проверки U_i для состояния вида S_j. Состояние вида S_j – это состояние, при котором неисправно РЭУ (или электрорадиоэлемент) под номером j. Если результат проверки – положительный, в элемент таблицы (i, j) записывается (1), в противном случае – (0).

Из сопоставления функциональной схемы и ФДМ следует, что модель отличается от функциональной схемы тем, что все ее элементы имеют по одному выходу, а тракты обратной связи разомкнуты, если они охватывают множество блоков.

Функциональная схема типового автоматического радиокомпаса, работа которого подробно описана в [9], изображена на рисунке 3.1. При построении функциональной диагностической модели (рисунок 3.2)разомкнут тракт цепи обратной связи управления вращением антенны 2.1, выполненной в виде рамки. Эта цепь обратной связи между электрическим выходом антенны – рамки 2.1 – и механическим приводом вращения рамки включает несколько последовательно соединённых блоков: входную цепь 2.2, усилитель высокой частоты (УВЧ) 2.3, коммутатор фазы 3, приёмник 4, систему управления рамкой 7 и двигатель 1. В результате размыкания тракта цепи обратной связи на рисунке функциональной диагностической модели отсутствует стрелка, соответствующая механической связи между двигателем 1 и рамкой, имеющаяся на функциональной схеме. Кроме того, на ФДМ последовательно соединенные блоки объединены между собой: рамка 2.1, входная цепь 2.2 и УВЧ 2.3 объединены в блок 2, а компенсатор девиации 8.1, сельсин-датчик 8.2 и указатель курсового угла радиостанции 8.3 объединены в блок 8. Блок приёмника 4, имеющий согласно функциональной схеме два различных выходных сигнала, разделён на ФДМ на два блока 4 и 9. Благодаря этому каждый блок на ФДМ имеет по одному выходу.

После того, как функционально-диагностическая модель построена, строим ориентированный граф ФДМ, который изображен на рисунке 3.3.

На базе ФДМ строится ориентированный граф, а на базе этого графа строится матрица состояний. Пример построения матрицы состояний приведён на рисунке 3.4. Алгоритм поиска места отказа на основе информационного подхода составляется следующим образом. По ориентированному графу устройства, для которого формируется алгоритм, строится матрица состояний (проверки U_i изображают в виде строк, состояния S_j изображают в виде столбцов). Под каждым значением S_j указываются его численные нормированные величины (1 или 0), соответствующие проверкам U_i.

Рисунок 3.1 – Функциональная схема