Проверка исправности [4] - диагностированиепри контролеисправности

Лекция № 7. Системы ТД.

Техническая диагностика - это отрасль знаний, исследующая технические состояния объектов диагностирования (ОД) и проявления технических состояний, разрабатывающая методыих определения, а также принципы построения и организацию использования систем диагностирования [4].

В "жизни" технического объекта существуют три этапа: этап производства, когда объект создается; этап эксплуатации, когда объект применяется по назначению; этап хранения объекта, или пребывания его в резерве. Практически на каждом из этих этапов важным является проверка исправности и работоспособности объекта, а также поиск в нем отказов, т.е. указание места, возможно, причин их возникновения.

Проверка работоспособности [4] - диагностирование при контроле работоспособности.

В отличие от приведенной выше классификации технических состояний и, следовательно, решений задач проверки исправности (работоспособности), на этапе эксплуатации технических объектов часто возникает необходимость проверки правильности их функционирования. Такая проверка позволяет убеждаться только в том, что объект правильно функционирует в данный момент времени и в конкретном режиме работы.

Правильное функционирование – вид технического состояния, в котором применяемое по назначению изделие в целом или его составная часть выполняют в текущий момент времени предписанные им алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям.

Проверка правильного функционирования [4] – диагностирование при контроле правильного функционирования.

Диагностирование технического состояния ОД осуществляется при помощи системы технического диагностирования (СТД).

Система технического диагностирования [4] – совокупность средств и ОД и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией.

Исходя из определения [4], любая система технического диагностирования состоит из объекта (ОД), средств (Ср.Д.) и алгоритма диагностирования (АД) (рис. 6.3).

С Т Д

О Д

А Д

Ср. Д

Рис. 6.3.

Основными задачами, решение которых обеспечит повышение эффективности СТД для каждой из ее составляющих, являются следующие.

Для ОД:

- изучение физических свойств объектов;

- изучение физических свойств неисправностей;

- построение математических моделей ОД;

- построение математических моделей неисправностей;

- проведение анализа моделей.

Для Ср. Д:

- принципы построения;

- методы синтеза;

- экспериментальная апробация:

- промышленное внедрение;

Для АД:

- методы построения тестов (функциональные и структурные);

- оптимизация условных алгоритмов;

- оптимизация безусловных алгоритмов.

На рис. 6.4 а, б, в представлены обобщенные структурные схемы систем тестового, функционального и функционально-тестового диагностирования.

Ср. Д

ОД

a_т

Rт

a_j

Ср. Д

ОД

R_j

Результат диагностирования

б)

Рис. 6.4

a_j

ОД

Ср. Д

a_т

R_jR_т

Результат диагностирования

в)

а)

Результат диагностирования

Сущность системы тестового диагностирования (СТс. Д) состоит в подаче на ОД от Ср. Д специально организованных тестовых воздействий (a_т), анализе ответных реакций (R_т) на них и на его основе принятия решения о результате диагностирования. При этом решаются задачи проверки исправности ОД, поиска всех дефектов, либо нарушающих его работоспособность. Преимуществами СТс. Д являются:

- возможность оценки технического состояния ОД на уровне проверки

исправности и работоспособности;

- возможность организации поиска дефектов в ОД с заданной полнотой и глубиной диагностирования;

- использование относительно небольшого объема вспомогательного (избыточного) оборудования;

- применение как безусловных, так и условных АД.

К основным недостаткам СТс. Д следует отнести:

- необходимость прерывания процесса функционирования ОД по прямому назначению на время, необходимое для его диагностирования;

- низкая оперативность диагностирования.

Тестовое диагностирование играет важную роль при проверке работоспособности сложных систем, так как при наличии дефекта в них позволяет указать его место, что в совокупности с оптимальным в каком-либо отношении АД дает возможность существенно снизить временные затраты на восстановление аппаратуры.

При тестовом диагностировании допускается подача a_т, когда ОД функционирует по рабочему алгоритму, при этом они ни должны влиять на его нормальную работу.

Сущность системы функционального диагностирования (СФД) состоит в подаче на ОД только рабочих воздействий (a_j), анализе Ср. Д ответных реакций (R_j) на них и принятии решения о результате диагностирования. СФД в основном применяется на этапе эксплуатации в процессе выполнения ОД рабочего алгоритма функционирования и позволяет решать задачи проверки правильности функционирования ОД, поиска дефектов в ОД, которые нарушают правильность его функционирования.

Преимуществами СФД являются:

- возможность организации проверки правильности функционирования ОД в процессе его использования по назначению;

- высокая оперативность диагностирования.

К основным недостаткам СФД следует отнести:

- низкий уровень оценки технического состояния ОД (позволяет решать только задачу проверки правильности функционирования);

- возможность обнаружения только тех дефектов, которые нарушают правильность функционирования (в правильно функционирующем ОД могут быть дефекты, характеризующие его как неработоспособный и неисправный);

- возможность реализации только безусловных АД;

- наличие внутренней аппаратурной избыточности и избыточного дополнительного оборудования.

Сущность системы функционально-тестового диагностирования (СФТс. Д) состоит в выделении Ср. Д из совокупности a_j, предусмотренных алгоритмом функционирования ОД тестовых наборов, анализе R_т объекта на эти воздействия и на его основе, в случае выделения всех a_т, принятия решения о работоспособности ОД в процессе непрерывного функционирования по его фактическому техническому состоянию. В противном случае осуществляется допроверка ОД a_т, не вошедшими в a_j на момент оценки его технического состояния. Очевидно, что простои ОД при этом будут занимать меньше времени, чем при определении его технического состояния только одним тестовым контролем. CФТс. Д целесообразно использовать для объектов, которые должны непрерывно находиться в режиме функционирования. К ее преимуществам следует отнести:

- возможность оценки технического состояния ОД на уровне проверки работоспособности и правильности функционирования;

- возможность организации поиска дефектов, влияющих на работоспособность и правильность функционирования ОД;

- высокую оперативность диагностирования;

- время нахождения ОД в отключенном состоянии – минимально возможное;

- применение как безусловных, так и условных АД.

Недостатками СФТс. Д являются:

- необходимость аппаратурной избыточности;

- сложность обеспечения максимально возможного вхождения a_т в a_j.

На рис. 6.5 представлена функциональная схема СТс. Д.

По командам блока управления (БУ), в котором записан АД, источник тестовых воздействий (ИТВ) вырабатывает a_т элементарных проверок t_j, составляющих Т_п (Т_д). Согласно АД a_т через устройство связи (УС) подаются на ОД и, при необходимости, на его модель (МОД). МОД выдает информацию о возможных состояниях объекта в виде возможных результатов { R_т } на t_j Î Т_п при решении задач проверки исправности, работоспособности и правильности его функционирования. В случаях решения задач поиска дефекта в объекте МОД выдает информацию в виде возможных результатов { } на t_j Î Т_д, соответствующих i -му неисправному состоянию. При наличии в ОДнеисправности S_i Î S (S - множество всех рассматриваемых неисправностей

БУ

ИТВ

МОД

ИУ

БРР

УС

ОД

Ср. Д

R_т

a_т

a_т

результат диагностирования

Рис. 6.5

ОД), i = 1, 2, …│S│ считают, что он находится в i -ом неисправном состоянии. Таким образом, МОД выдает информацию о возможных технических состояниях объекта в виде возможных результатов R_т и элементарных проверок t_j из множества Т_п (Т_д). Эта информация совместно с ответом ОД на воздействия a_т (a_т э t_j, j = 1, 2, …, n) в виде фактических результатов элементарных проверок t_j поступает в блок расшифровки результатов (БРР). Измерительное устройство (ИУ) предназначено для согласования сигналов с ОД и R _т (), поступающих с МОД.

В БРР производится сопоставление возможных {R_т}, {} и фактических результатов элементарных проверок и формируются результаты диагностирования. В случаях реализации в СТс. Д условных АД, помимо вышеназванных задач, БРР через БУ назначает очередные t_j.

Характерной особенностью СФД (рис.6.6) является отсутствие в Ср. Д ИТВ. Объект в процессе диагностирования функционирует по рабочему алгоритму, следовательно, воздействия a_j здесь являются рабочими и поступают на его основные входы.

БУ

МОД

ИУ

БРР

УС

ОД

Ср. Д

y_j

y_j

a_j  

результат диагностирования

Рис. 6.6

С ОД снимаются сигналы управления (y_j) Ср. Д и сигналы на воздействия a_j. Сигналы y_j нужны для управления МОД и БУ в зависимости от режима работы объекта. БУ по сигналам y_j или по сигналам обратной связи от БРР осуществляет коммутацию каналов в УС. Блок БРР при необходимости дополнительно может выдавать команды на управление ОД. Он производит сравнение фактических результатов элементарных проверок с возможными результатами R_j (), выдаваемыми МОД. При решении задач проверки правильности функционирования МОД выдает информацию о возможных технических состояниях объекта в виде результатов {R_j} на t_j Î a_j Î Т_п. В случаях решения задач поиска дефекта МОД необходимо знание также результатов {} на t_j Î a_j Î Т_д.

Система функционального диагностирования основана на использовании внутренней избыточности и детерминированности работы типовых узлов ОД и требует избыточного оборудования. В этих системах трудно конструктивно четко отделить аппаратуру, принадлежащую ОД, от аппаратуры Ср. Д.

Функциональная схема СФТс. Д представлена на рис.6.7. Назначение блоков Ср. Д для нее практически не отличается от назначения соответствующих блоков СТс. Д и СФД. Объект функционирует по рабочему алгоритму. С него снимаются сигналы управления y_j и фактические результаты, являющиеся ответами ОД на воздействия a_j.

Блок БУ помимо управления каналами в УС и коммутационном устройстве (КУ) осуществляет хранение АД. Сигналы y_j служат для управления БУ и МОД, который в этом случае состоит из блока выборки и фиксации тестовых наборов (БВФТН) и блока памяти (БП). Блоком БВФТН осуществляется

результат диагностирования

БУ

БП

ИТВ

БВФТН

ИУ

БРР

КУ

УС

ОД

МОД

Ср. Д

α_т

y_j

α_j

Рис. 6.7

основные выходы

выделение из множества воздействий a_j элементарных проверок Î Т_п (Т_д) и фиксация факта их прохождения, а БП – накопление информации о прошедших элементарных проверках. В случае, когда на момент оценки правильности функционирования ОД блоком БВФТН из воздействий a_j выделены не все тестовые наборы (не обеспечена требуемая полнота контроля), БУпереводит ОД в режим допроверки. При этом объект по команде с БУ отключается от функционирования по рабочему алгоритму и с помощью ИТВ проводится его допроверка элементарными проверками Î Т_п (Т_д), вырабатываемыми воздействиями a_т с учетом уже выделенных проверок Î Т_п (Т_д).

При этом элементарные проверки и составляют полный проверяющий (поиска дефекта) тест. Блок БРР на основе сравнения значений ответных реакций () с ОД и R_j (R_т), () с МОД выдает информацию о техническом состоянии объекта или месте возникшего в нем дефекта.

Рассмотренные функциональные схемы СТД могут видоизменяться в зависимости от степени их автоматизации, применяемых средств диагностирования.

Дата добавления: 2014-01-13