Файл: Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 46
Скачиваний: 0
61
ния любого отказавшего элемента может быть определена следую щим образом £ l j :
- составляется матрица влияния, которая показывает влияние элементов системы на значение проверяемых параметров. В стро ках такой матрицы записываются элементы системы, а в столбцах -
еепроверки.
Впоследнем столбце матрицы записывается кодовое число, характеризующее данный элемент системы. Цифры кодового числа составлены из номеров тех проверок, которые обозначены индек сом I.
Если в этом столбце не получится одинаковых чисел и не бу дет нулей, то можно утверждать, что данный набор проверок обес печивает однозначное определение неисправного элемента, т .е .
такой набор образует диагностический тест.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8. 1 |
|||
'^ —ЦЫверки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кодовое |
обозначение |
|||
Элементы"--— Я1 |
|
|
*4 "s |
*6 |
S |
*8 |
|
элемента |
|
|
|||
е, |
I |
0 |
0 |
0 |
I |
0 |
0 |
0 |
I5 /I5 /I5 /I5 |
|
|
||
еа |
0 |
I |
0 |
I |
0 |
I |
I |
0 |
246+/2467/246/246 |
||||
I 0 .1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
13 / 1 3 / 1 3 / 1 |
|
||||||
е а |
|
||||||||||||
«ч |
0 |
I |
0 |
0 |
I |
0 |
0 |
I |
258/ |
25/ |
25 |
25 |
|
0 |
0 |
I |
0 |
0 |
I |
0 |
0 |
36 / |
36/ |
36/ |
6 |
|
|
e s |
|
||||||||||||
е 6 |
0 |
I 0 |
и 0 I |
0 |
0 |
26 / 26 / 26 / 26 |
|||||||
е , |
0 |
I 0 |
I 0 0 о 0 |
24 / 24 / 24 / 24 |
|||||||||
е« |
0 |
0 0 |
0 |
I 0 0 0 |
5 / 5 / 5 / 5 |
|
|||||||
е 3 |
I |
0 |
I |
0 |
0 |
I |
0 |
0 |
136/ |
136/ 136/ |
16 |
||
В качестве |
примера |
приведем матрицу влияния (табл.8.1) |
|||||||||||
системы, состоящей из |
девяти элементов и характеризующейся |
восемью параметрами.
Элементарный диагностический тест может быть получен пу тем последовательного исключения отдельных проверок из перво начального набора. При этом каждый раз после исключения про верки проводится контроль оставшегося набора проверок на до статочность вышеуказанным способом. Если при исключении руко водствоваться таким правилом, что в первую очередь исключаются, те проверки, - которые обладают наименьшей информативностью, то полученный элементарный диагностический тест близок к минималь ному [I] .
62
В работе [з] рассматривается несколько иная методика опре деления диагностического теста, близкого к оптимальному, кото рая также основана на последовательном упрощении исходной бу левой матрица.
Исходные данные для применения этой методики содержатся в таблице неисправностей диагностируемой системы. Суть методи ки заключается в следующем:
I. Составляется матрица различимостям состояний системы строками которой являются всевозможные пары состояний системы, а столбцами - возможные проверки. В пересечении строк и столб цов может ставиться индекс I и 0. Индекс I означает, что дан ная проверка имеет разливные исходы для состояний системы,ука занных в рассматриваемой строке матрицы. Индекс 0 означает,что данная проверка не обеспечивает различимости соответствующих
двух состояний системы. |
На таблице 8 .2 |
приведена матрица раз |
||||||
личимости состояний системы, |
построенная на основе |
следующей |
||||||
таблицы неисправностей: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
^ ^ 4 Ь о в е р к а |
|
|
S |
|
|
|
|
|
С о сто ян ш Г \^ |
|
|
|
|
||
|
|
S, |
|
0 |
0 |
I |
I |
|
|
|
S * |
|
I |
0 |
I |
I |
|
|
|
|
I |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
S , |
|
|
||||
|
|
S* |
|
I |
I |
I |
0 |
|
|
|
_____ 5*_______ |
I |
I |
I |
I |
|
|
|
|
|
Т а |
б л и ц а |
8. 2 |
|||
|
|
|
|
|
||||
^^Проверки |
|
|
|
|
|
|
||
Пары с о ^ ^ |
*1 |
*2 |
^3 |
|
*4 |
|
||
СТОЯНИЙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
S, |
» s 2 |
I |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
$ 1 » |
|
I |
0 |
I |
|
I |
|
|
S, |
, sv |
I |
I |
0 |
|
I |
|
|
s, |
г |
S5 |
I |
I |
0 |
|
D ~ |
|
S2 |
» |
s 3 |
0 |
0 |
I |
|
I |
|
1 S„ |
0 |
I |
0 |
|
I |
|
||
S2 f |
S5 |
0 |
I |
0 |
|
0 |
|
|
S3 j |
S4 |
0 |
I |
I |
|
0— |
|
|
S3 » |
ss |
0 |
I |
I |
|
I |
|
|
S4 7 55 |
0 |
0 |
0 |
|
I |
|
I
63
Так как условием, при котором какой-либо набор проверок считается диагностическим тестом, является различимость всех пар состояний системы, то необходимо, чтобы в каждой строке матрицы различимости состояний была по крайней мере одна еди ница.
2. В полученной матрице различимости состояний системы вы черкиваются столбцы, не содержащие единиц.
3. Штрица различимости состояний упрощается путем приме нения правила поглощения строк и столбцов.
Правило поглощения строк заключается в том, |
что одна стро |
||||||
ка поглощается второй в том случае, |
если все ее |
разряды равны |
|||||
или больше соответствующих разрядов второй |
строки. Так, если |
||||||
обозначить |
пару |
строк матрицы следующим образом: |
|
||||
|
|
|
6}т) |
|
|
|
|
то строка |
ан= (б * ;’ бк2’ *'*, ® кг) |
» |
случае, если |
||||
а и |
поглощается строкой |
а - |
в |
||||
|
к |
|
|
</ |
|
б кг |
|
|
б .,< б,К1 ’ |
< б К 2 |
|
|
|||
|
<1 |
|
|
|
|
|
|
Правило поглощения столбцов состоит в том, что столбец |
|||||||
=К ц ’ б2 |
° п т ) |
ПОГЛОщаеТСЯ СТ0Л<ЗЦ0М ft(6U»6zi»-» |
|||||
в случае, |
если |
|
|
|
|
|
|
|
б7т** |
б 11Ь‘, > |
2.т б 2Ь |
б пт < |
пЬ |
|
|
4. Каждый раз после |
поглощения столбцов матрицы строки |
последней проверяются на предмет нормы (норма строки опреде ляется числом единиц в ее наборе). Вели в матрице появится строка, которая содержит только одну единицу, то столбец со ответствующий этой единице, вычеркивается. Проверка вычеркну того столбца будет входить во все элементарные диагностические тесты. Вычеркнутые рассмотренным образом столбцы матрицы отме
чаются отдельно.
5. Преобразование исходной матрицы различимости состояний производится до тех пор, пока это возможно. Упрощение матрицы М может привести к двум результатам:
- после преобразования штрицы в последней не останется ни одного столбца. В этом случав столбцы, исключенные из исход ной матрицы согласно п.4 рассматриваемой методики (отмеченные
64
столбцы), образуют неприводимую матрицу М * , т .е . такую мат рицу, к которой нельзя применить ни одного правила упрощения матриц.
Набор проверок, соответствующий этой неприводимой матрице, будет элементарным диагностическим тестом с минимальным числом проверок, геминимальным диагностическим тестом;
- после преобразования исходной матрицы М получена мат рица MQ , которая не упрощается при дальнейшем применении правил преобразования. Такая матрица называется циклической,
В этом случае диагностический тест может быть представлен, как про;:- ведение двух подмножеств
|
|
А |
Д=, U Л |
г , |
где д |
- |
подмножество |
проверок из |
числа Т , номера которых |
|
|
совпадают с номерами отмеченных столбцов матрицы М; |
||
д |
- |
диагностический тест циклический матрицы М0 . |
||
Очевидно, чтобы диагностический тест Д был шяимальным, не |
обходимо |
получить минимальный диагностический тест циклической |
||
матрицы, |
т .е . |
|
|
|
Д |
= |
Д |
|
^ |
2 |
огтип |
- Путем упрощения циклической матрицы М0 может быть получен достаточно простой (близкий к минимальному) диагностический
тест |
Г0 . |
|
|
|
|
|
|
6. Циклическая матрица |
MQ |
преобразуется в нециклическую. |
|||
С этой целью отыскивается |
столбец, |
содержащий наибольшее чис |
||||
ло единиц (если таких столбцов несколько, |
то берется любой |
|||||
из этих столбцов). Строки матрицы |
M Q , |
которые содержат |
еди |
|||
ницы в выбранном столбце, |
вычеркиваются. |
В результате этих |
опе |
|||
раций получим матрицу, к которой могут быть применены вышепри |
||||||
веденные правила упрощения матриц. |
Выбранный столбец включает |
|||||
ся в |
неприводимую матрицу |
M Q |
. Проверка |
соответствующая это |
му столбцу включается в диагностический тест циклической мат
рицы |
д о . |
|
|
7. |
Упрощенная циклическая матрица |
М |
преобразуется сог |
ласно правилам, изложенным в п.2,3 и |
4, до |
тех пор, пока в ней |
не останется ни одного столбца. Проверки, соответствующие от меченным столбцам, составляют элементарный тест TQ , который будет близок к минимальному.
65
Взаключение отметим, что преобразование матрицы согласно
п.7 может вновь привести к получению циклической матрицы,по этому процедура согласно п.6 может повторяться неоднократно.
Приведем пример, на котором докажем практическое примене ние вышеизложенной методики. Пусть задана матрица различимо сти (табл.8.3) состояний, содержащая десять проверок. Процесс упрощения матрицы будет состоять из следующих этапов:
1. Восьмая строка поглощается шестой, в результате второй столбец удаляется из матрицы и отмечается как входящий во всё неприводимые матрицы. Проверка входит в искомый диагности ческий тест.
2. Шестой столбец поглощается первым.
3. Девятая строка поглощается десятой. При этом первый стол бец удаляется из матрицы как входящий во все неприводимые мат рицы. Проверка входит в искомый диагностический тест. В результате проведенных преобразований получена циклическая мат рица. Поскольку шесть столбцов содержат наибольшее количество единиц (две), в качестве первого можно выбрать любой из них. Процесс дальнейшего упрощения циклической матрицы будет со стоять из следующих этапов:
I. Выбираем пятый столбец, как входящий в сокращенную мат
66
рицу. Тогда первая и вторая строки окажутся вычеркнутыми. Проверка <к5 входит в искомый тест.
2. Десятый столбец поглощается четвертым.
3. Девятый столбец поглощается третьим.
4.Пятая строка поглощается третьей.
5.Седьмой и восьмой столбцы вычеркиваются из матрицы, так как они не содержат единиц.
6.Третий и четвертый столбцы содержат по одной единице, поэтому они отмечаются как входящие во все неприводимые мат рицы. Проверки Пьз и входят в искомый диагностический тест.
Таким образом, отмеченными столбцами являются I, 2, 3, 4 и 5-й, а искомым достаточно простым диагностическим тестом будет тест
Задача определения минимальных диагностических тестов может быть также решена методами алгебры логики. Так на осно вании матрицы различимости может быть записана тест-функция,
которая представляет собой двоичную функцию. |
Аргументами этой |
|||
функции являются булевые |
переменные - проверки, записанные в |
|||
столбцах матрицы. |
Тест - |
функция принимает I, |
если набор |
про |
верок составляет диагностический тест. В противном случае |
она |
|||
принимает значение |
0. |
|
|
|
Тест-функция представляет собой конъюнкцию дизъюнкций тех |
||||
проверок, которые |
в матрице различимости обозначены индексом |
|||
I . При этом число |
логически перемножаемых членов соответствует |
числу строк в матрице. Содержательно конъюнкция означает,что
диагностический тест содержит проверки, |
обеспечивающие разли |
||
чимость всех пар состояний системы. |
|
|
|
Приведем пример тест-функции для системы, |
матрица разли |
||
чимости состояний которой приведена на |
таблице 8 .3 . |
||
f = ( V V > K VJlg) K v g i , o ) K v * 9 |
) ( |
v |
) ^ 2( v s vgig)* |
x (5i 2vol6) ( tl vgx7)(a-Li v 7 i6) .
Преобразование тест-функции таким образом, чтобы она пред ставляла собой дизъюнкцию конъюнкций соответствующих проверок, приводит к получению всех элементарных диагностических тестов. Число тестов при этом соответствует числу логически слагаемых членов дизъюнкции.