Задачи автоматических систем контроля и диагностики
В настоящее время автоматические системы контроля и диагностики решают более широкий спектр задач. К ним в первую очередь относятся:
проверка работоспособности исследуемой системы,
своевременное установление причины и места отказа,
осуществление реконфигураций в системе, направленных на восстановление ее работоспособности,
прогнозирование возможных отказов,
прогнозирование развития отказа и его последствий и др.
Естественно предположить, что все перечисленные задачи должны по возможности решаться системой диагностики в реальном масштабе времени.
Важной характеристикой систем диагностирования является глубина диагностирования. Эта характеристика определяет уровень проводимой диагностики по иерархии технической системы. Можно осуществлять диагностирование до уровня отдельных устройств, образующих техническую систему, блоков и элементов.
Классификация систем технической диагностики
К настоящему моменту создано большое число типов систем технической диагностики, которые путем выделения ряда существенных отличительных признаков могут быть классифицированы в соответствии с рис.1.1.
Рис.1.1.
По назначению системы технической диагностики можно разделить на специализированные и универсальные. Специализированные системы предназначены для диагностики объектов одного типа, причем перечень контролируемых параметров и алгоритмов диагностики жестко задан и не может изменяться. Для реализации таких систем требуется минимум аппаратуры.
Универсальные системы диагностики предполагают возможность оценивания технического состояния различных объектов, контроля большого количества параметров и применения гибких алгоритмов.
В зависимости от задач, решаемых системой диагностики можно выделить контролирующие, диагностирующие и прогнозирующие системы.
Цель контролирующих систем заключается в оценке только работоспособности объекта диагностирования. Это самый простой вид задач, решаемых системой диагностики. Для технических систем, выполняющих жизненно важные функции, например самолет в режиме полета, такой вид диагностики может оказаться предпочтительным, так как возможна его реализация в реальном масштабе времени и своевременное принятие мер по переходу на резервные системы. Поиск же неисправности при этом целесообразно осуществить после посадки.
Диагностирующие системы позволяют сделать заключение не только работоспособности объекта диагностики, но и указать отказавшее устройство или элемент. Глубина диагностики зависит от степени детализации объекта диагностирования на отдельные устройства и элементы. Например, при потере мощности карбюраторного двигателя можно указать на неисправность системы питания, а можно и конкретизировать отказ, выявив неисправность системы смесеобразования в карбюраторе.
Система прогнозирующей диагностики позволяет сделать оценку технического состояния исследуемого объекта в будущие моменты времени на основании тенденций в изменениях контролируемых параметров.
По виду конструктивного исполнения системы диагностики могут быть автономными и встроенными. Автономные системы реализуются самостоятельно вне объекта диагностирования. Их связь с объектом осуществляется через специальные линии связи. Например, некоторые системы ракеты в режиме полета контролируются путем соответствующей обработки телеметрической информации, передающейся на землю с помощью радиосигналов. Встроенные системы диагностики являются составной частью объекта диагностирования. Вся обработка диагностической информации в таких системах осуществляется на самом объекте диагностирования. Такие системы носят еще название бортовых.
И, наконец, по форме сигналов и используемого оборудования системы диагностики можно разделить на аналоговые, аналогово-цифровые и цифровые. В тех случаях, когда диагностика осуществляется по небольшому количеству параметров, представляющих собой непрерывные функции времени и для обработки их используются простые алгоритмы, возможно применение аналоговых систем. Их отличает высокое быстродействие и надежность. Вместе с тем точность работы таких систем сравнительно невысока. Если в системе диагностики для реализации алгоритмов диагностирования используется ЭВМ, то ее связь с датчиками, выходные сигналы которых являются, как правило, непрерывными функциями времени, осуществляется посредством аналогово-цифровых преобразователей. Такие системы диагностики являются аналогово-цифровыми. К чисто цифровым системам диагностики можно отнести либо системы с цифровым сигналом, поступающим от датчика непосредственно в ЭВМ, либо системы диагностики самой ЭВМ.
Схема диагностики по состоянию отдельных элементов системы
Существует три вида оценки работоспособности технических систем. К первому виду относится диагностика по состоянию отдельных элементов системы. В этом случае техническое состояние диагностируемой системы определяется в результате прямых, косвенных или совокупных измерений параметров элементов. Схема диагностирования представлена на рис.1.2.
Рис.1.2.
На этом рисунке H(t)- вектор параметров, характеризующий состояние как отдельных элементов, так и системы в целом; Hi-множество эталонных векторов параметров. В качестве таких параметров могут быть различные параметры электрической цепи (омическое, емкостное или индуктивное сопротивление и т.п.), температура или давление, например в камере сгорания и т.п.