книги из ГПНТБ / Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие

20

клонения может быть представлена в виде набора отклонений пара­ метров, характеризующих данную систему, т .е .

Д s = f [{ Л-я. }]

или вектором изменения состояния

Asl-= s-ь —s о ,’

который для двухпараметрической системы цредставлен на рис.1 .4 .2 .

Некоторые авторы [ б ] цредлагают оценивать отклонение* со­ стояния системы от номинального по модулю вектора A s- и коси­

му Пифагора для Т-мерного пространства, которая для нашего слу­ чая имеет следующий вид:_________________

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

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:

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

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