Структурно-функциональные модели

Структурно-функциональные модели для оценки повреждаемости сложных жидкостных систем – использующие методы алгебры-логики и теории графов.

Сначала принципиальную схему системы разбивают на блоки структурных схем (бак, фильтр, золотниковый распределитель). Выходом из блока S_i является вектор Ө_i параметров gij, характеризующих состояние блока по его выходным параметрам (рис.4.2а)

С оставляющим вектором Ө_i могут быть давление, расход, температура рабочей жидкости, степень ее загрязненности. Входами для блока S_i могут быть вектор (X_i) управляющих воздействий и вектор (Y_i) параметров потока. Переход от структурной схемы систе­мы к функциональной осуществляется путем расщепления входов и выходов блоков структурной схемы на состав­ляющие. (рис.4.2б) Полученная схема называется структурно-функциональной схемой системы с расщепленными пара­метрами.

Рассмотрим построение структурно-функционалъной схемы гидравлической системы (рис.4.3). Рабочая жидкость из бака S₁ под давлением P_над подается на вход насоса S₂ постоян­ной подачи. Подача насоса зависит от частоты вращения п.дв привод­ного двигателя. С помощью регулятора давления S₃ через управляющие воздействия X_рег создается необходимый напор Р_рег. Золотниковый распределитель S_u, управляемый с помощью сигнала X_зол, распределив ей жидкость частично в полость гидроцилиндра S₅ и частично на слив.

Выходной шток гидроцилиндра связан с органом управ­ления S₆ самолета. Развиваемое гидроцилиндром усилие, преодолевая внешнюю нагрузку на органе управления R_вн и силы трения R_тр, перемещает орган управления S₆. Рабочая жидкость, проходя через фильтр S₇, поступает в бак.

С труктурно-функциональная схема гидропривода с рас­щепленными параметрами (рис. 4.4.). Расщепление осуществлялось по параметрам расхода рабочей жидкости Q, давлению P, перепаду давления на агрегате и другие факторы повреждаемости (температура жидкости, ее загрязненность). Для распределителя S_u дополнитель­ными параметрами могут служить внутренние утечки, для гидроцилиндра S₅ – давления Р, и Р₂ в обеих полостях, расходы по напорной Q_нц и сливной полостях, а также усилия на выходном штоке R_шт и скорость его перемещения V_шт. Выходным параметром системы является скорость перемещения управляющего органа или времени его перемещения.

К внешним воздействиям можно отнести следующее:

д авление наддува бака, внешнюю нагрузку R_вн, силу трения R_тр органа управления и частоту вращения п_дв. Полученная функ­циональная схема вполне пригодна для оценки повреждаемости системы и выявления на этой основе отказавших агрегатов (рис.4.4).

Логические модели.

Диагностирование систем при ТЭ проводят с использованием оценок: соответствует ТУ – не соответствует ТУ, т.е. используется допусковый способ диагностирования. Такой подход позволяет исполь­зовать для оценки повреждаемости жидкостных систем методы алгебры-логики. Логическая модель систему может быть построена путем преобразования ее структурно-функциональной схемы с расщепленными пара­метрами, в которой функциональные блоки S_i заменяются на блоки логической схемы W_i. Входы-выходы блоков считаются двоичными логическими переменными, принимающими значения "истинно" (соответствующие ТУ) и "ложно" в ином случае. Правильность логической модели подтверждается совпадением для любой пары блоков подмножеств допустимых значений входа-выхода с подмножеством их недопустимых значений. Рис. 4.5.

Подъем консоли S₃ осуществляется с помощью гидродвигателя S₂, рабочая жидкость к которому под давлением P_H подается через золотниковый кран S₁. Жидкость отводится в сливную магистраль под давлением P_сл. Управление золотниковым краном S осуществляется с помощью управляющего сигнала X. Внешними воздей­ствиями является усилие R_вн и сила трения R_тр гидроподъемника.

Блоками логической схемы являются «расщепленные» блоки структурной схемы, входы и выходы которых обладают свойствами двоичных логических переменных. Если управление Х и внешние Р_н, Р_сп, R_вн, R_тр, параметры соответствуют ТУ, то для неповрежден­ной системы выходы каждого логического блока будут иметь значения "1" и скорость подъема V(t) в норме.

Предположим, что главный повреждающим фактором будет внутренняя негерметичность в гидродвигателе. При утачках в гидродвигателе Ө_ут выше допустимых расход жидкости Ө₂ через гидродвигатель будет превышать расход жидкости по ТУ и выход блока W₂^Ө примет значение "0". Несложно проследить по схеме, что скорость W(t) уменьшиться и значения W₂^m, W₂ⁿ, W₂^v также станут равными "0", что будет свидетельствовать о повреждении системы.