32. Диагностика технических систем. Метод сравнения с эталоном.

Метод сравнения с эталоном основан на сравнении реакций на тестовые сигналы диагностируемой и эталонной систем. Схема диагностирования представлена на рис.1.9.

Рис.1.9.

При технической реализации этого метода основная проблема заключается в создании эталонной системы. В принципе, в качестве таковой может выступать система, аналогичная диагностируемой, факт работоспособности которой установлен заранее.

Обычно в качестве эталонной рассматривается некоторая упрощенная система. В этом случае эталонная система представляет собой некую имитационную модель, приближенно воспроизводящую характеристики исследуемой системы и ее выходные сигналы.

Условие работоспособности диагностируемой системы имеет вид

.

В этом выражении Y(t) - реакция диагностируемой системы; Y_эт(t) - реакция эталонной системы;  - допустимая величина рассогласования. Если указанное условие не выполняется, то это говорит об отказе или сбое в диагностируемой системе, так как эталонная система является более простой и следовательно более надежной.

Подача тестовых сигналов на входы диагностируемой и эталонной систем не является обязательной. В этом случае диагностируемая система функционирует в своем рабочем режиме, а эталонная система будет находиться в горячем резерве. При отказе диагностируемой системы ее функции может взять на себя эталонная система, однако с некоторой потерей качества.

29.Метод мажоритарного контроля и диагностики

Метод мажоритарного контроля и диагностики иначе можно назвать методом «голосования». Этот метод применяется в мажоритарно резервированных системах, содержащих нечетное количество (обычно три) одинаковых устройств, выполняющих одни и те же информационные функции. Схема метода мажоритарного контроля и диагностики представлена на рис.1.10.

33. Рис.1.10.

На схеме S₁, S₂ и S₃ - идентичные системы, которые необходимо диагностировать. МЭ - мажоритарный элемент, работающий по принципу «голосования» (по принципу большинства поступающих на него сигналов). На выходе мажоритарного элемента сигнал появляется лишь в том случае, если на выходах большинства диагностируемых систем S_i сигналы совпадают. Логические схемы "И" сопоставляют сигнал с выхода мажоритарного элемента и сигналы с выходов диагностируемых систем S_i, i = 1,2,3. Отсутствие сигнала на одной из логических схем "И" говорит об отказе соответствующей системы S. Отказ мажоритарного элемента приводит к обнулению всех элементов "И".

Данный метод применим в основном для контроля и диагностики цифровых систем, когда на выходе S_i имеют место некоторые кодовые комбинации и происходит сравнение каждого элемента такой комбинации. Применение метода возможно и для аналоговых систем.

30.Метод контроля и диагностики с использованием корректирующих кодов

Метод контроля и диагностики с использованием корректирующих кодов применяется для оценки работоспособности цифровых систем передачи, обработки и хранения информации. Метод связан с введением информационной избыточности, которая используется как для обнаружения, так и для исправления ошибок в передаваемой, обрабатываемой или хранящейся информации. Находят применение различные корректирующие коды, простейшим из которых является код с проверкой на четность, код Хемминга и др.

На рис.1.11. представлено устройство, реализующее проверку на четность передаваемой кодовой комбинации.

Рис.1.11.

Предположим, что объектом диагноза является либо линия цифровой связи, либо устройство хранения информации. Передается -разрядный двоичный код X₁, X₂,…,X_n. На входе диагностируемой системы происходит сложение передаваемого двоичного кода по модулю два. Причем, к этому n-разрядному двоичному коду добавляется еще один (n+1)-й двоичный разряд X_n+1 (проверочный разряд), который равен единице, если сумма первых n разрядов передаваемого двоичного кода по модулю два равна нулю. И равен нулю, если сумма равна единице.

На выходе диагностируемой системы n+1 разрядный двоичный код также складывается по модулю два. И если сигнал  = 1, то число единиц в принятом двоичном коде является нечетным и, следовательно, n-разрядный двоичный код передан без ошибок. При этом предполагается, что поток ошибок является ординарным, то есть одновременное появление двух и более ошибок является маловероятным.

Если же сигнал  = 0, то число единиц в принятом коде четно, а это говорит об ошибке при передаче информации.

Корректирующий код Хэмминга используют для обнаружения и исправления одиночных ошибок. Схема технического устройства, реализующего код Хемминга, изображена на рис.1.12. В этом случае также вводится избыточность, путем добавления к передаваемому двоичному коду некоторого количества проверочных разрядов.

Рис.1.12.

В кодовую комбинацию, поступающую на диагностируемую систему, помимо разрядов, несущих информацию X₁, X₂, X₃ включаются проверочные разряды X_П1, X_П2, X_П3 , обычно занимающие 1, 2, 4, 8-ю и т.д. позиции в передаваемой кодовой комбинации X_П1, X_П2, X₁, X_П3, X₂, X₃ .Содержимое проверочных разрядов определяется путем сложения по модулю два соответствующих информационных разрядов.

34. Так

35. ,

36. ,

37. ,

где - знак сложения по модулю два. Число проверочных разрядов k в передаваемой кодовой комбинации должно удовлетворять соотношению где n - количество информационных разрядов.

Кодовая комбинация на выходе диагностируемой системы анализируется в блоке контроля информации. Такой анализ заключается в последовательной обработке k групп символов из всех n+k разрядов. Так, сигнал ₁ = 1, если сумма разрядов Y₁ и Y₃ по модулю два равна единице, что говорит об отсутствии ошибки в 1-м разряде передаваемой кодовой комбинации. Если сигнал ₁ = 0, то сумма соответствующих разрядов по модулю два равна нулю и в кодовой комбинации присутствует ошибка. Для сигналов ₂ и ₃ справедливы выражения

,

.

Передаваемая информация принята без искажения если справедливо условие ₁ = ₂ = ₃ = 1. В этом случае все разряды в передаваемой и принятой кодовых комбинациях совпадают.

Исправление ошибок осуществляется в логических устройствах в соответствии со следующими уравнениями

Так, например, если , а , что говорит об ошибке во втором информационном разряде, то и искаженное значение Y₅ заменяется на исправленное. В случае отсутствия ошибки, то есть при и соответствующее значение информационного разряда остается без изменений.