Файл: Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие.pdf

71

Р ис.2.10.2

Гибкость этой црограмш заключается в том, что в зависи­ мости от фактического состояния отказавшей системы можно сле­ довать по какой-либо одной ветви, приведенной на рис.10.2 схемы.

Подводя некоторый итог вышеизложенному, еще раз подчерк­ нем, что выбор очередной проверки условной программы произво­ дится в два этапа:

-определение подмножества возможных проверок на основа­ нии результата предыдущей проверки;

-оцределение одной конкретной проверки из этого подмно­ жества проверок на основе какого-либо априорного признака.

Йели применить теорию информации к процессам локализации неисправностей, то выбор очередной проверки условной програм­ мы может проводиться в один этап на основе значения какого-

72

нибудь информационного признака. Это стало возможным благодаря апостериорному характеру самого информационного признака, зна­ чение которого необходимо корректировать (пересчитывать) каж­

ной программы является определение минимального количества кон­ трольных точек (проверок), достаточного для локализации любой неисправности, которая может иметь место в диагностируемой си­ стеме. Результат работы по оптимизации количества контрольных точек может быть представлен в виде матрицы влияния, которая содержит только минимальную совокупность проверок.

До настоящего времени еще' нет приемлемой общей инженерной методики построения минимальных совокупностей проверок для сложных систем. В связи с этим в целом ряде случаев ограничи­ ваются определением достаточного или близкого к минимальному набора проверок. При этом широко используется аппарат матема­ тической логики. Так в работе Цз] предложена методика опреде­ ления достаточного набора проверок, для реализации способа ус­ ловной программы.

73

(контрольных точек), кодовое обозначение которых имеет следую-, щий вид:

ной суммы будет цифра меньше числа проверок (в нашем случае

74

и Ti^ ). Аналогичные процедуры необходимо выполнить для каж­ дого из элементов системы. Общий достаточный набор должен со­ держать все проверки, содержащиеся в частных наборах.

В практике технической диагностики способ условной прог­ раммы получил широкое распространение при определении неисправ­ ностей в отдельных электрических цепях, которые имеют последо­ вательное функциональное соединение элементов. Такое соедине­ ние, в частности, позволяет производить половинное разбиение, которое обеспечивает наибольшую эффективность применения рас­ смотренного способа локализации неисправностей.

2 . I I . Контроль состояния отдельных частей

электротехнических систем

Входе поиска неисправных элементов в отказавшей системе всегда имеют место контрольные операции. Результатом этих опе­ раций является контроль исправности отдельных частей диагно­ стируемой системы.

Взависимости от того, каким образом выполняется контроль технического состояния системы или ее отдельных частей в ходе поиска неисправных элементов, могут быть выделены следующие способы локализации неисправностей:

1.Способ коэффициентов функции передачи.

2.Способ выходного сигнала.

3. Способ сопутствующих сигналов.

Выше было показано, что непосредственными количественными критериями свойств технических систем являются их статические и динамические параметры, которые являются коэффициентами функ­ ции передачи. По этой причине требования к качеству типовых элементов (резисторов,конденсаторов, катушек индуктивностей и др.) и большинства электротехнических устройств задаются в

виде требований на эти коэффициенты. К этому следует добавить, что требования к устойчивости большинства динамических систем в настоящее время также’ задаются в виде допусков на коэффи­ циенты передаточной функции.

75

Коэффициенты передаточной ф у н к ц и и в большинстве своем явля­

различной в зависимости от характера и размера контролируемой части системы.

В качестве примера устройства^ состояние которого необхо­ димо установить способом коэффициентов функции передачи,возь­

В тех случаях, когда задан закон регулирования (для си­ стем автоматического регулирования) системы, состояние послед­ ней может быть определено посредством контроля коэффициентов формирующих отдельные составляющие регулирующего воздействия.

то определение исправности системы сводится к контролю вели­ чины коэффициентов к} , кг , Н3 .

Из вышеизложенного следует, что практической реализации способа коэффициентов функции передачи должна предшествовать работа по определению допусков на коэффициенты, подлежащие контролю. Вопросы, связанные с инженерными методиками оцределения допусков на промежуточные параметры, требуют специаль­ ного рассмотрения.

Принимая решение по применению рассматриваемого способа,

76

необходимо учитывать, что большинство статических и динамиче­ ских параметров электротехнических систем носят относительный характер и не являются конкретными физическими величинами (по­ добно постоянной времени), поддающимися непосредственному из­ мерению. Поэтому обычно приходится измерять входное воздейст­ вие и реакцию на него, а затем аналитически переходить к па­ раметрам системы. Определенные трудности в этом плане имеют место при переходе от переходной характеристики (реакции дина­ мической системы на стандартное возмущение) к коэффициентам передаточной функции. В настоящее время известен целый ряд ра­ бот [ l4 ,I 5 j , посвященных разработке различных способов тако­ го перехода.

Учитывая эти трудности, определенный интерес представляет рассмотренная ниже автоматическая реализация способа коэффи­ циентов функции передачи с помощью модели контролируемой си­ стемы. Электрическая модель контролируемой системы (или ее от­ дельной части) обеспечивает обратное преобразование ее реакции таким образом, чтобы на ее выходе имела место величина, экви­ валентная входному воздействию системы. Состояние контролируе­ мой системы определяется по величине ошибки б , которая вы­

Рис. 2. I I . I

На рис.2 .I I . I представлена структурная схема модели для определения состояния системы, которую можно описать следую­ щим дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами:

77

В исправной системе конкретному входному воздействию от­ вечает строго определенная ее реакция. Изменение состояния системы приводит к изменению ее реакции. Следовательно, исправ­ ность системы в целом или отдельных ее частей может быть уста­ новлена путем анализа их реакции (выходного сигнала) на стан­ дартные входные воздействия. Связь между реакцией системы и ее состоянием (параметрами, характеризующими состояние систе­ мы) может быть представлена как функция

более распространенными в практике типами входных воздейст­ вий для динамических систем являются ступенчатая и гармониче­ ская функции времени. Тогда можно записать

При подаче на вход такой системы'единичного ступенчатого воздействия на выходе ее будет иметь место реакция, изменяю­ щаяся во времени. Переходная характеристика в этом случае мо­ жет быть использована в качестве критерия исправности системы. Однако имеются определенные трудности в получении переходной характеристики систем, порядок которых выше второго. Эти труд­ ности связаны с тем фактом, что высокие частоты на выходе си­ стемы при получении переходной характеристики появляются лишь

вслабой степени. Измерения в этом случае должны выполняться

свысокой точностью.

78

В ряде практических случаев контролируемые системы являют­ ся системами второго порядка или могут приближенно рассматри­ ваться как таковые. Исправность таких систем может быть опреде­ лена по собственной частоте или коэффициенту затухания. Иногда исправность динамической системы удается определить по таким показателям качества переходного процесса, как колебательность, максимальное перерегулирование, крутизна, время переходного процесса.

Способ выходного сигнала нашел широкое применение в прак­ тике эксплуатации контрольно-испытательной аппаратуры и вычис­ лительной техники. Как известно, для контроля исправного со­ стояния контрольно-испытательной аппаратуры к входу последней подключается соответствующий эквивалент или эталонная физиче­ ская величина. Исправность аппаратуры устанавливается по стро­ гому соответствию ее реакции значению эталонной величины.

Для контроля состояния вычислительных машин последние пе­ реводятся в режим решения специальных (тестовых) задач. Полу­ ченные с выхода машин результаты должны соответствовать решен­ ным задачам. Отдельные функциональные блоки машины могут про­ веряться по выполнению ими заданных операций.

С п о с о б с о п у т с т в у ю щ и х с и г н а л о в

Способ сопутствующих сигналов основан на использовании отдельных физических явлений, которые сопровождают функциони­ рование технических систем.

в качестве таких явлений могут быть использованы следую­

щие:

- нагревание токоведущих и трущихся частей системы;

-излучение электромагнитных колебаний;

-наличие в токопроводящих цепях системы электрических

шумов;

-излучение системой звуковых колебаний и другие. Практическое применение этого способа стало возможным

благодаря наличию связи между параметрами системы и величи­ нами, характеризующими вышеуказанные явления. В дальнейшем с целью избежания терминологических трудностей физические вели­ чины, характеризующие сопутствующие явления, будем называть диагностическими сигналами. Рассматриваемый способ по своей

79

природе является косвенным. На рис.2.11.2 показаны причинноследственные связи между входным воздействием, реакцией на него й сигналом, где R и Q - соответствующие операторы преобразова­ ния, a Z - диагностический сигнал системы.

Рис.2 .I I . 2

Переход от измерений выходной величины системы у к из­ мерению сигнала Z оправдан следующими соображениями:

1. Измерение сигнала Z может быть произведено дистанцион­ но без наличия электрического или механического, контакта, бла­ годаря чему отпадает необходимость в контрольных гнездах и тех­ нологических разъемах, которые усложняют техническую систему и делают ее менее надежной.

2.Благодаря переходу к измерению сигналов технической системы может быть успешно решена проблема контроля состояния отдельных дублированных ее элементов без демонтажа последних.

3.Измерение сигнала позволяет определить состояние струк­ туры системы на уровнях более высоких, чем уровень типовых функциональных элементов, что обеспечивает прогнозирование ее отказов.

4.Сигналы технических систем являются, как правило, мно­ гомерными. Это значит, что сигнал, полученный одним датчиком, содержит информацию о состоянии многих элементов системы. С помощью многомерного сигнала можно установить технический диаг­ ноз сложных систем при минимальном количестве контрольных из­ мерений.