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: 42
Скачиваний: 0
22
Практически, когда число параметров, характеризующих си стему, больше трех, возможные состояния удобно представить в виде матрицы (табл.4.1). Штрица, которая содержит только не исправные состояния в специальной литературе получила назва
ние таблицы неисправностей. |
Т а б л и ц а |
4. 1 |
||
^-"-Параметры |
|
*1 |
|
Т1 |
С О С Т О Я Н И Я ' ' \ _ ^ |
|
|
||
|
% i |
т |
||
S, |
I |
О |
I |
0 |
б г |
О |
I |
0 |
I |
|
I |
I |
I |
I |
S;. |
О |
О |
I |
I |
S2t |
I |
I |
О |
I |
|
Из таблицы 4 |
.1 видно, что состояние |
s3 является исправ |
||
ным, |
так как все |
проверки в этом случае |
имеют положительный ис |
||
ход, |
т .е . |
все параметры находятся в заданных цределах. |
Осталь |
||
ные |
2 т-1 |
состояний являются неисправными. Для удобства |
счис |
||
ления каждому из |
возможных состояний системы можно приписать |
определенное кодовое двоичное число.
Для случая, когда каждый из параметров тс. характеризует состояние соответствующего элемента, вышеприведенная таблица неисправностей может быть преобразована в матрицу состояний, где I означает, что элемент исцравный, а 0 - отказавший. Та кая матрица имеет следующий вид:
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4. 2 |
^^-Элементы |
е, |
|
ез |
е. |
|
Сбстояния^^,^ |
|
e N |
|||
|
/ |
||||
S, |
I |
I |
0 |
I |
0 |
_____ S*_____ |
I |
0 |
I |
0 |
I |
s 3 |
I |
I |
0 |
0 |
I |
_____________ |
I |
I |
0 |
0 |
I |
V |
0 |
I |
0 |
0 |
I |
23
В заключение отметим, что на практике контроль состояния систем может выполняться в самых различных ситуациях:
-при подготовке к применению;
-в ходе технического обслуживания;
-при категорировании;
-в процессе восстановления;
- при передаче системы из одного подразделения в другое и т .д .
При этом цели и глубина этого контроля являются различны ми. Так, например, для уверенного применения системы необхо димо знать, что последняя в целом находится в исправном состоя нии. В этой ситуации достаточно контролировать только обобщен ные ее параметры. В случав же установления категории системы состояние последней надо проверить с большей глубиной, т .е . наряду с обобщенными параметрами системы надо подвергать про верке параметры отдельных ее составных частей, размеры которых должны соответствовать установленной глубине контроля.
Нетрудно заметить, что рассмотренная выше математическая модель объектов контроля является достаточно универсальной, так как она может с различной глубиной отображать состояние
систем. Глубина отображения в этих моделях определяется степенью обобщенности тех параметров, которые принимаются в качестве критерия оценки состояния системы.
Рассмотрев сущность понятия "состояние системы" можно сфор мулировать задачу локализации неисправностей, как один из ча стных случаев определения состояния системы, проводимого с глу биной, достаточной для ее восстановления в заданных условиях.
Используя в качестве математической модели объекта диаг ностики таблицу неисцравяостей и матрицу состояний, задачу ло кализации неисправностей можно сформулировать следующим обра зом: известно, что система находится в конкретном неисправном состоянии из числа тех, которые представлены ее таблицей не исправностей. Необходимо определить состояние системы в соот ветствии с матрицей состояний (табл.4 .2), где размеры элемен
тов соответствуют условиям восстановления диагностируемой систе мы.
24
Г л а в а П
СПОСОБЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЭЛЕКТРО ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
§ 2.1. Общая характеристика процессов обнаружения отказавши* элементов
■Восстановление технических систем в конкретных условиях может производиться на различных уровнях их структуры. Так, в ходе ремонта этих систем могут заменяться отказавшие детали (типовые элементы), узлы (модули) или целые агрегаты (блоки),
т.е . неисправные элементы систем, имеющие различную сложность
истоимость. Определение оптимального уровня структуры систе мы, на котором должна производиться замена отказавших ее эле ментов, так же как и определение оптимальной сложности этих элементов, является задачей исследования операций, которую не обходимо решать с учетом ряда ограничений (времени восстанов ления, допустимой стоимости и т .д .) .
Сложность процесса локализации неисправностей в электро технической системе находится в зависимости от вышеуказанного уровня ее восстановления. При этом более высокому уровню, ког да замененные*элементы менее сложные, отвечает более сложный процесс. Таким образом, невозможно на практике совершенство вать организацию и технологию восстановления отказавших объек тов без решения целого ряда задач технической диагностики. Рас сматривая проблему обнаружения неисправных элементов в сложных электротехнических системах, нельзя не видеть значительного многообразия возможных процессов, которые могут привести к до стижению указанной цели. Существующее многообразие процессов
25
локализации неисправностей в значительной мере обусловлено на личием множества различных типов объектов диагностики.
Однако основу любого процесса локализации яеисцравностей в .диагностируемых системах составляют операции контроля (про верки), проводимые по определенной программе и операции анали
за результатов этих проверок. Последовательность проверок может быть установлена различным образом. Очень часто это связано с определенными математическими вычислениями. Правило (сово купность математических операций), которое обеспечивает опре
деление очередной .проверки обычно называют алгорифмом проверок. Порядок чередования операций контроля и анализа может быть раз личным. Так, операция анализа может проводиться после каждой проверки, после нескольких проверок или после завершения всей программы проверок. Сами программы проверок могут быть:
- жесткими. Последовательность проверок, проводимых соглас но этим программам, определена заранее и в ходе поиска отказав
ших элементов не изменяется; |
, |
- гибкими, когда характер очередной проверки устанавлива |
|
ется уже в ходе процесса локализации неисправностей. |
|
Жесткие программы могут |
быть с фиксированным и нефиксиро |
ванным моментом их окончания. Гибкие программы являются про |
|
граммами с нефиксированным |
моментом их окончания. |
Гибкие программы, а также жесткие программы с нефиксиро |
ванным моментом их окончания характеризуются, как правило,слу чайными величинами.
Совокупность проверок жесткой программы с фиксированным временем ее окончания, т .е . совокупность, достаточную для вы явления любого неисправного элемента в специальной литературе, обычно называют диагностическим тестом.
Различные процессы технической диагностики характеризуются различной эффективностью. В настоящее время не существует обще го подхода к аналитическому решению задачи по определению наи более эффективных (оптимальных) процессов.
Теоретически возможно выбрать наиболее эффективный процесс путем прямого перебора, т .е . путем оценки всех возможных про цессов локализации неисправностей и выбора одного, который со ответствует оптимальным значениям выбранных критериев. Однако такой подход является недостаточно гибким, так как связан с громоздкими вычислениями. Другим подходом в решении рассматри-
26
ваамой проблемы является исследование условий оптимальности различных видов процессов локализации неисправностей. Зная эти условия, можно непосредственно разрабатывать удовлетвори тельные с точки зрения экономичности процессы.
Ввиду сложности объекта такого исследования работы в этом направлении могут вестись в двух аспектах:
-решение целого ряда частных задач, связанных с оптими зацией диагностических процессов;
-разработка системных подходов к рассматриваемой пробле ме, но применительно к упрощенным процессам и объектам диагно стики.
Чтобы провести сравнительную оценку эффективности отдель ных процессов, необходимы определенные критерии. В качестве таких критериев могут быть следующие:
-продолжительность процесса;
-общее количество проверок, потребное для достижения ко нечной цели процесса;
-стоимость реализации процесса локализации неисправнос тей и некоторые другие.
Отдельные из этих критериев противоречивы, поэтому в ходе разработки диагностических программ возникает задача ми оптимизации. Программы (тесты), соответствующие оптимальному
значению одного или нескольких из вышеперечисленных критериев,
называют оптимальными (минимальными). В качестве критериев эффективности процессов, реализующих программы с нефиксирован ным моментом времени их окончания, могут быть как вероятност ные, так и числовые характеристики указанных выше величин, ко торые в этом случае будут носить случайный характер.
Чтобы разработать эффективную программу локализации не исправности, необходимо знать влияние различных факторов на критерии эффективности с тем, чтобы, варьируя последними,обес печить приемлемые значения выбранных критериев. Такими факто рами могут быть:
- вид проверок (поэлементные, групповые);
-продолжительность контрольных операций;
-порядок (очередность) выполнения проверок;
-порядок анализа результатов проверок и другие.
Особый интерес представляет такой фактор, как очередность выполнения отдельных проверок. Это объясняется тем, что варьи
27
рование этого фактора не связано с какими-либо дополнительными материальными затратами.
Наиболее обобщенным фактором, влияющим на эффективность процесса локализации неисправностей, является в целом способ (совокупность способов), лежащий в основе этого процесса. Под способом при этом, как обычно, понимается определенный образ действий.
Процессы технической диагностики могут быть реализованы, посредством как специальной проверочной аппаратуры, так и встроенных элементов (приборов) контроля. С помощью специаль ной аппаратуры осуществляются, как правило, поисковые процес сы по обнаружению отказавших элементов в диагностируемой си стеме. Встроенные приборы чаще всего обеспечивают индикацию состояния отдельных частей системы.
В заключение отметим, что процессы локализации неисправно стей могут быть неавтоматизированными и автоматизированными. Последние характерны для сложных электротехнических систем,зна чительные простои которых по причине их отказа недопустимы.
Автоматическая реализация процессов локализации неисправ ностей осуществляется, как правило, специальной аппаратурой,в состав которой нередко входит электронновычислительная машина. Автоматизация процессов локализации неисправностей позволяет значительно повысить готовность систем к применению. Однако, принимая решение по автоматизации этих процессов в конфетных системах, необходимо учитывать, что необоснованное теоретиче ски и не вытекающее из практических нужд стремление* автоматизи ровать поиск отказавших элементов в любой технической системе может не только не дать желаемого выигрыша во времени восста новления и его стоимости, но и привести к снижению готовности из-за ненадежной работы автоматической аппаратуры.
2.2. Классификация процессов и способов локализациинеисправностей
Известно, что одна и та же цель может быть достигнута раз личными путями. Аналогично этому отказавшие элементы даже в одной и той же системе могут быть обнаружены различными спо собами, т .е . в ходе реализации отличающихся друг от друга про цессов. В настоящее время известно множество возможных видов
28
процессов локализации неисправностей в электротехнических си стемах. Наиболее целесообразной формой систематизации этих процессов является их классификация, т .е . разделение последних на отдельные группы (классы) в зависимости от выбранных призна ков. Такая классификация позволит упорядочить полученные зна ния о цроцессах обнаружения отказавши элементов в сложных си стемах, а также будет способствовать более эффективному прове дению исследований в области технической диагностики.
Важным этапом работы по классификации цроцессов локализа ции неисправностей является выбор ее типа , который должен наилучшим образом отвечать характеру предмета классификации. Правильно построенная классификация должна охватывать извест ные в настоящее время процессы с учетом их взаимных связей и собственного развития. Классификация признана способствовать:
-лучшему изучению и более эффективному исследованию про цессов технической диагностики;
-разработке новых процессов и установлению их связей с
известными;
-созданию системы терминов и определений в данной области;
-определению способов, лежащих в основе классифицируемых
процессов.
Наиболее полно вышеприведенным требованиям отвечает клас сификация параллельного типа, основными принципами которой яв ляются следующие:
- все классификационные признаки должны быть существенными; - любому объекту классификации одновременно присущи все
выбранные признаки и только их совокупность дает исчерпываю- . щее представление о данном объекте.
Ниже будет рассмотрена сущность классификации параллель ного типа применительно к процессам локализации неисправно стей с использованием отдельных положений теории множеств.
Шожество процессов локализации неисправностей, в отноше
нии которых необходимо построить классификацию, |
обозначим сле |
||
дующим образом: |
|
|
|
|
А = { а Л |
(t = ! , 2 , . . . , n ) , |
(2.1) |
где а ь |
- отдельный элемент множества А, т .е . |
некоторый кон- |
|
|
кретный процесс; |
|
|
N |
- общее число возможных процессов; |
|
|
I |
- текущий номер |
процесса. |
|