Системы технического диагностирования

Система техни­ческого диагностирования – это совокупность аппаратных, программных средств и объекта, необ­ходимых для проведения диагностирования по правилам, установ­ленным нор­мативно-технической и/или конструкторской (проектной) документацией.

Системы диагностирования подразделяются на системы тестового и функционального диагностирования.

Тестовое диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью специ­альных тестовых воздействий и позволяющее проверить параметры объекта и причины их отклонения от заданных значений.

Функциональное диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью рабочих воздействий, которые позволяют контролировать исполнение объектом заданных функций при заданных параметрах и выявить причины нарушения его функционирования.

Структурная схема системы тестового диагностирования показана на рис. 10.1.

 

	Рис. 10.1 Структурная схема системы тестового диагностирования

 

По командам блока управления (БУ), хранящего алгоритм диагностирования, источник воздей­ствий (ИВ) вырабатывает воздействия элементарных проверок и в соот­ветствии с алгоритмом диагностирования в определенной последовательности подает их че­рез устройство связи (УС) на объект диагностирования (ОД), а также, возможно, на физическую модель (ФМ) объекта. Если данная система решает задачу проверки исправности объек­та, то реализация физической модели сводится к представлению функции

, (10.13)

для всех . Для этого случая рядом с выходом физической модели указано множество сигналов .

При поиске неисправностей объекта возможны разные варианты организа­ции процесса тестового диагностирования. Если до реализации процесса неизвестно, ис­правен объект или неисправен, то в физической модели должны быть представле­ны как зависимость (10.13), так и зависимости:

. (10.14)

для всех и всех , т.е. множество выходных сигналов физической мо­дели образуют множества и .

Как правило, процесс тестового диагностирования организуется в два этапа: сначала реализу­ется алгоритм проверки исправности объекта и только в случае получения резуль­тата проверки «объект неисправен» происходит переход к реализации алгоритма поиска не­исправностей. При наличии предварительной информации о том, что объект не­исправен, для решения задачи поиска неисправностей достаточно, чтобы физиче­ская модель реализовала только зависимости (10.14), т.е. выдавала множество сиг­налов .

Таким образом, физическая модель объекта выдает информацию о возмож­ных технических состояниях объекта в виде возможных результатов , эле­ментарных проверок из множества D. Эта информация поступает в блок расшиф­ровки результатов (БРР).

Ответами объекта диагностирования на воздействия являются фактические ре­зультаты элементарных проверок . Эти результаты через устройство связи (УС) поступают на измерительное устройство (ИУ) и затем с выхода по­следнего (в некоторой, возможно, преобразованной форме) – на вход блока расшиф­ровки результатов. Обратная связь между блоком расшифровки результатов (БРР) и блоком управления (БУ) выполняется тогда, когда реализуемый в системе алгоритм диагностирования представляет собой услов­ную последовательность элементарных проверок. В этом случае очередная эле­ментарная проверка из множества D назначается в зависимости от фактических результатов предшествующих ей элементарных проверок.

В блоке расшифровки результатов производится сопоставление возможных и и фактических результатов элементарных проверок, назначаются очередные элементарные проверки и формируются результаты диагностирования.

Структурная схема системы функционального диагностирования показана на рис.10.2.

 

Характерной особенностью таких систем, как уже отмечалось, является от­сутствие в средствах диагностирования источника (тестовых) воздействий. В данном случае объект в процессе диагностирования применяется по своему назначению или находит­ся в режиме имитации такого применения: воздействия являются рабочими и поступают на основные входы объекта. С объекта снимаются, во-первых, сигналы управления (они обозна­чены символом ) средствами диагностирования и, во-вторых, сигналы ответов объекта на воздействия . Сигналы используются, когда имеется необходимость управ­ления физической моделью (ФМ) и блоком управления (БУ) в зависимости от режима работы объекта. Блок управления по сигналам , а также, возможно, по сигна­лам обратной связи от блока расшифровки результатов (БРР) осуществляет комму­тацию каналов в устройстве связи (УС). Если на систему функционального диагностирования возложены также функции защиты объекта, то (БРР) выдает команды на управ­ление объектом.

Как и в системах тестового диагностирования, блок расшифровки результатов (БРР) производит сопоставление фактических результатов элементарных проверок с возможными результатами и , выдаваемыми физической моделью. Когда система решает задачу проверки правильности функционирования объекта, доста­точно, чтобы физическая модель хранила и выдавала только множество ре­зультатов. При поиске неисправностей необходимо знание также результатов .

Таблица функций неисправностей (ТФН)

Представим яв­ную модель объекта диагностирования в виде таблице функций неисправностей (ТФН) (табл. 10.1), где E – множество состояний объекта ; S – множество неисправностей объекта ; R – множество всех результатов проверок , .

Каждому неисправному состоянию , соответствует определённая неисправ­ность , поэтому часто в ТФН вместо набора технических состояний объекта E фигурирует набор неисправностей S.

 

Таблица 10.1

Общий вид таблицы функций неисправностей (ТФН)

	Множество состояний объекта E
		……………		……………
Множество элементарных проверок D				……………		……………
…	…	…	……………		……………	…
			……………		……………
…	…	…	……………	…	……………	…
			……………		……………

 

Непосредственное использование данной таблицы часто бывает затруднен­но, по причине высокой её размерности. Однако как универсальная матема­тическая модель объекта диагностирования она очень наглядна и удобна для процедур по­строения и реализации алгоритмов диагностирования.

ТФН эквивалентна заданию системы функций (10.13) и (10.14). Столбец e задает поведение исправного объекта, т.е. функцию (10.13), а остальные ее столбцы – поведения неисправного объекта, т.е. функцию (10.14).

Для определенности примем, что множество D обладает свойством обнару­жения неисправностей из множества S, т.е. для любой неисправности най­дется хотя бы одна элементарная проверка , – такая, что , а также свойством различения всех неисправностей из множества S, т.е. для каждой пары неисправностей , , , найдется хотя бы одна элементарная проверка , такая, что .

Как всякая математическая модель объекта диагностирования ТФН используется для построения алгоритмов диагностирования.

При построении алгоритма диагностирования необходимо учитывать требуемую глубину диагностирования. Она может быть задана через фиксированное разбиение множества Е на непересекающихся подмножеств , где =1, 2,…, . Тогда проверке исправности (работоспособности) соответствует минимальная глубина диагноза, при которой . При поиске неисправности с максималь­ной глубиной диагноза (т.е. с точностью до каждого одного технического состоя­ния) . Промежуточные значения глу­бины диагноза характеризуются условием .

Способ разбиения множества Е технических состояний объекта на подмно­жества является достаточно универсальным. Но он неудобен тогда, когда от­сутствует соответствие такого разбиения объекта на конструктивные составные части. Значительно удобнее требуемую глубину диагностирования задавать че­рез разбиение множества конструктивных компонент объекта на непересекаю­щиеся подмножества. Например, широко известно требование проведения диаг­ностирования с глубиной до сменного элемента (группы элементов). Этот случай соответствует рассмотрению одиночных неисправностей объекта. Поэтому получаем , N - количество сменных элементов (групп элементов). Иначе обстоит дело тогда, когда нельзя ис­ключить возможность существования неисправности в нескольких элементах (групп элементах). В этом случае получаем подмножеств технических состояний, т.е. (с учетом исправ­ного состояния е) .

Основу любого алгоритма диагностирования составляет совокупность (множество) D входящих в него элементарных проверок. Для того чтобы обеспечить требуемую глубину диагноза, эта совокупность должна различать каждую пару технических состояний, принадлежащих разным подмножествам и , хотя может не различать любую пару технических состояний, принадлежащих одному и тому же подмножеству . Первое условие означает, что для каждой пары технических со­стояний , , принадлежащих разным подмножествам и , среди элемен­тарных проверок совокупности D найдется хотя бы одна элементарная проверка , результаты и которой различны, т.е. . Совокупность D эле­ментарных проверок алгоритма диагностирования называется полной, если она обес­печивает проведение диагностирования либо с заданной глубиной, либо с глубиной обес­печиваемой множеством D всех допустимых элементарных проверок. Совокуп­ность D называется не избыточной, если удаление из нее одной элементарной проверки ведет к уменьшению глубины диагностирования.

Построение по ТФН всех полных не избыточ­ных совокупностей элементарных проверок D можно осуществить в два этапа:

1 Необходимо просмотреть все возможные неупорядоченные пары столбцов таблицы и выделить пары , технических состояний, принадлежащих разным подмноже­ствам и , и для каждой пары выбрать совокупность элементарных проверок D результаты которых и для технических состояний и различны.

2 Перебором всех полученных на первом этапе подмножеств элементарных проверок, необходимо выбрать совокупности D, чтобы в ка­ждой из них была хотя бы одна элементарная проверка принадлежащая каждому из выделенных подмножеств.