Лекция 4 Тема: Модели в техническом диагностировании

План лекции:

1. Модели объектов диагноза

2. Модели объектов, обеспечивающие алгоритмизацию диагностического процесса

2.1. Буквенно-логическая модель объекта

2.2. Логическая граф-модель (ЛГМ) объекта

3. Обработка диагностической информации по ЛГМ

Введение

Существуют логические правила (алгоритмы) обработки диагностической информации, которые не зависят от того, на какой материальной основе развертывается эта операция: на самом объекте или на его модели. Но от материальной основы зависит скорость обработки информации. Алгоритмическое решение диагностических задач на основе традиционных принципиальных схем подобно вычислениям на конторских счетах, тогда как использование специально приспособленных буквенно-логических, матричных, фукционально-логических и других моделей для диагностики можно сравнить с вычислениями на ЭВМ.

Возможности алгоритмизации действий специалистов в случае отказа заложены в особенностях самого объекта, и именно в существовании логических связей между состояниями его элементов. Таким образом, если создать модель объекта, в которой логика связей между элементами будет выражена в явном виде, то тем самым будут созданы условия для алгоритмизации обработки диагностической информации.

1. Модели объектов диагноза

Формализация методов построения алгоритмов диагноза некоторого объекта предполагает наличие формального описания объекта и его поведения в исправном и неисправных состояниях. Такое формальное описание (в аналитической, табличной, векторной, графической или другой форме) будем называть математической моделью объекта диагноза. Математическая модель объекта диагноза может быть задана в явном или неявном виде.

Явная модель объекта диагноза представляет собой совокупность формальных описаний исправного объекта и каждой из рассматриваемых его неисправных модификаций. Для удобства обработки все указанные описания желательно иметь в одной и той же форме. Неявная модель объекта диагноза содержит какое-либо одно формальное описание объекта, математические модели его физических неисправностей и правила получения по этим данным всех других интересующих нас описаний. Чаще всего заданной является математическая модель исправного объекта, по которой можно построить модели его неисправных модификаций.

Общие требования к моделям исправного объекта и его неисправных модификаций, а также к моделям неисправностей состоят в том, что они должны с требуемой точностью описывать представляемые ими объекты и их неисправности. В неявных моделях объектов диагноза модели неисправностей, кроме того, должны удовлетворять требованию удобства их «сопряжения» с имеющимся описанием объекта и тем самым обеспечить достаточно простые правила получения других описаний объекта.

Исправный или неисправный объект может быть представлен как динамическая система, состояние которой в каждый момент времени t определяется значениями входных, внутренних и выходных параметров. Частным является случай, когда состояние объекта не зависит от времени.

Объекты диагноза разделим на классы. Объекты, все параметры которых могут принимать значения из континуальных множеств значений, отнесем к классу непрерывных объектов. К классу дискретных объектов причислим объекты диагноза, значения всех параметров которых задаются на конечных множествах, а время отсчитывается дискретно. Если значения части параметров объекта заданы на континуальных, а значения других – на конечных множествах, то объект является гибридным

Объекты будем называть комбинационными, или объектами без памяти, если значения их выходных параметров однозначно определяются только значениями их входных параметров. Последовательностными, или объектами с памятью, являются объекты, у которых наблюдается зависимость значений их выходных параметров не только от значений входных параметров, но и от времени.

Приведем примеры простых объектов разных классов: резистивная электрическая сеть – непрерывный объект без памяти, аналоговая система регулирования с обратными связями – непрерывный объект с памятью, диодный дешифратор двоичных сигналов – дискретный комбинационный объект, двоичный счетчик – дискретный объект с памятью, аналого-цифровой преобразователь – гибридный объект.

Часто входные и внутренние параметры объекта называют входными и соответственно внутренними переменными, а выходные параметры – выходными функциями. Входные переменные и выходные функции могут быть сопоставлены как основным, так и дополнительным входам и соответственно выводам объекта.

От принадлежности объекта к определенному классу зависит вид математической модели.

Распространение получили описательные (на естественном языке), буквенно-логические, матричные и графические модели объектов. Описательные модели объектов громоздки, не наглядны и не позволяют автоматизировать обработку диагностической информации

Буквенно-логические модели содержат символы элементов и логических связей между ними (типа логического сложения и логического умножения), Они компактные, наглядные по сравнению с описательными, но формализовать процесс обработки информации на их основе затруднительно.

Матричные модели устанавливают зависимость между состояниями информационных элементов и всех остальных элементов объекта. Они позволяют формализовать обработку диагностической информации, автоматизировать этот процесс, но составление матриц и работа с ними без ЭВМ затруднительна и требует много времени.

Графические модели наглядны, компактны, позволяют легко формализовать обработку информации вручную и сравнительно просто автоматизировать диагностический процесс на их основе.