
книги из ГПНТБ / Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие
.pdf30
Нетрудно заметить, что максимальное количество возможных про цессов, а также общее количество различных их классов может быть определено соответственно по формуле:
|
|
К |
|
, |
(2.2) |
|
N |
= П |
М . |
||
|
|
i=i |
1 |
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
5 - - L M . |
. |
(2.3) |
||
Подмножества |
А• |
, в основу которых положены значения раз |
|||
личных признаков, |
в |
общем случае |
являются пересекающимися,что |
||
наглядно показано на рис.2 .2 .I. |
где |
отдельные подмножества |
|||
представлены в виде кругов. |
|
|
|
Конкретный процесс локализации неисправностей может быть описан совокупностью значений множества признаков (В). В гео метрической трактовке каждый процесс может быть представлен как точка И -мерного пространства (по числу признаков) в пря моугольной системе координат, где в качестве осей приняты от дельные признаки. Класс процессов в этом случае можно интер
претировать как совокупность точек Н -мерного |
пространства, |
т .е . как некоторую область этого пространства. |
На рис.2.2.2 |
в качестве примера рассмотрено пространство двух |
признаков |
||
( К = 2), которые могут |
принимать три |
(М= 3) дискретных зна |
|
чения. |
|
|
|
Совокупность точек |
а , а , а |
(рис.2.2.2) |
составляет |
5 В
1
приКлассификационный знапризнак ка
|
Необходимость расчле |
I |
нения диагностируемой |
системы на отдельные |
|
|
функциональные части |
Степень обобщенности
ппараметров, проверяе мых с целью локализации неисправностей
Т а б л и ц а |
2. 1 |
№ зна чения при знака
I
2
Возможные значения классифика ционного признака
"Расчленение системы на функциональные части является обязатель ным условием локализации неисправ ностей
Процесс локализации неисправно стей не требует расчленения си стемы на отдельные части
Кодовое |
Наименование спо |
|
обозначе |
соба локализации |
|
ние класса |
неисправностей |
|
процесса |
|
|
( способа) |
Промежуточных кон- |
|
10000 |
||
трольных точек |
||
20000 |
"Черного ящика" |
|
|
I
2
Параметры элементов,которые за меняются в ходе восстановления отказавшей системы Параметры функциональной группы элементов
01000 Поэлементный
02000 Функциональных групп
Место анализа резуль
штата проверок в общем процессе локализации неисправностей
Основание для опреде 1У ления очередной про-
верки
Порядок определения
Утехнического состояния отдельных частей диаг ностируемой системы
IАнализ проводится после каждой
§провешен
2Анализ проводится после выполне ния группы (комбинации) проверок
I Сущность самой проверки
2Количественное значение какоголибо априорного показателя про верки
“3 Количественное значение какого-
либо показателя (признака) про
верки совместно с результатом гтелылушей гтоовепки
~~I------ Посредством контроля коэффициен тов Функции передачи
2Посредством контроля реакции при стандартном (известном) входном воздействии
“3 Посредством контроля сопутствую щих^сигналов
00100 Последовательный
00200 Комбинационный
00010 Максимальной техяоЛПГИЧНПЯФИ
00020 Априорного признака
00030 Условной программы
00001 Коэффициентов функ ции передачи________
00002 Выходного сигнала
00003 Сопутствующих сиг налов
32
класс, характеризующийся значениемь'г признака В ; . Очевидно, если в качестве классификационного признака взять признак В] , то можно для нашего случая получить самостоятельных три класса, которыми будут охвачены все .девять процессов.
Признаки реальных процессов локализации неисправностей, так же как и их значения, чаще всего, можно описать только лингвистической формулировкой.
В таблице 2.1 приведена классификация процессов локализа ции неисправностей в электротехнических системах параллельно го типа. Во второй графе указанной таблицы приведены наиболее характерные (существенные) признаки, которые могут быть исполь зованы в классификационных цепях. Данной классификации, так же как и вообще любой классификации понятий, должна быть постав лена в соответствие упорядоченная система определений и стро гая терминология. Учитывая, что в области технической диагно стики терминология, относящаяся к процессам локализации неис правностей, в настоящее время отсутствует, а также в целях из бежания трудностей, связанных с количеством потребных терминов, вместо системы терминов в дальнейшем будет применяться система кодовых обозначений.
Каждый класс, в основе которого лежит одно значение како го-либо признака, .в вышеприведенной таблице обозначен кодом, состоящим из четырех нулей и одной цифры. Место цифры в коде указывает на номер классификационного .признака, а сама цифра соответствует номеру тадойо значения этого признака, которое лежит в основе данного класса.
Любой конкретный процесс локализации неисправностей может
быть представлен как совокупность |
классов, |
в которые он входит |
и обозначен пятиразрядным кодовым |
числом. |
Номер разряда соот |
ветствует номеру классификационного признака, а цифра разряда - номеру класса, куда входит рассматриваемый процесс. Приведем пример процесса локализации неисправностей, который входит в следующие классы: 10000; 02000; 00200; 00010; 00001.
Кодовое обозначение этого процесса будет иметь следующий вид: I22II.
Каждому из перечисленных в таблице 2.1 классу может быть поставлен в соответствие определенный способ локализации не исправностей. Под способом при этом будем понимать образ дей ствия, направленный на обнаружение в системе отказавших эле ментов. Так, например, классу, который имеет кодовое обозначе
33
ние 01000, может быть поставлен в соответствие известный в практике поэлементный способ, а классу 02000 соответствует спо соб функциональных групп (способ групповых проверок). Таким образом, процессы локализации неисправностей, входящие в ка кой-либо один класс, имеют в своей основе один и тот же спо соб локализации неисправностей. Терминология в отношении спо собов локализации неисправностей в электротехнических системах приведена также в таблице 2.1. Каждый способ наряду со своим наименованием (терминолошя) может иметь также кодовое обозна чение, идентичное обозначению соответствующего класса процессов локализации неисправностей.
Рассмотрев способы, приведенные в таблице 2.1, нетрудно заметить, что последние могут быть различной общности, т .е . некоторые из них могут, в свою очередь, состоять из несколь ких более конкретных способов. Связь между некоторыми способа ми является однозначной, т .е . применение одного способа неиз бежно приводит к необходимости реализации какого-либо другого способа. Отдельные способы являются несовместимыми. К ним от носятся те способы, которые не могут быть применены в одном и том же процессе локализации неисправностей. Взаимосвязь между отдельными способами локализации неисправностей является от ражением той связи, которая существует между отдельными клас сами соответствующих процессов. Эта взаимосвязь может быть на глядно представлена в виде "ветвящейся" схемы (рис.2 .2 .3 ),где отдельные способы представлены в виде прямоугольников, а лошческие связи между ними обозначены стрелками. Римскими цифра ми на схеме,обозначен порядковый номер признаков (табл .2 .1), на основе которых может быть проведена классификация приведен ных способов.
Отдельные фрагменты схемы, приведенной на рис.2 .2 .3 ,пред ставляют собой частные классификации способов локализации не исправностей последовательного типа, где способы, образованные на основе одного признака, т .е . стоящие на одной классифика ционной ступени (одной горизонтали), в логаческом плане явля ются соподчиненными. Для прослеживания связей между способами от более общего к менее общему с целью определения методов ло кализации неисправностей, целесообразно пользоваться классифи кационной нисходящей (родово-видовой) вертикалью.
В практике технической диагностики могут иметь место та кие процессы, которые реализуют более одного способа, относя-
34
Рис.2.2.3
S
35
щегося к одному и тому же классификационному признаку. Так, например, может встретиться случай, когда в ходе поиска отка завших элементов будут выполняться как поэлементные, так а групповые проверки, т .е . будет реализоваться как поэлементный способ локализации неисправностей, так и способ функциональ ных групп. Вышеуказанные процессы могут быть обозначены также посредством кода аналогично ранее описанному. Однако способы,
воснове которых лежит один и тот же классификационный признак,
вцелях избежания неоднозначности необходимо обозначать цифра ми, разделенными точкой с запятой.
Вкачестве примера запишем кодовое обозначение процеооа, который реализует следующие способы локализации неисправно стей: 10000, 01000, 02000, 00100, 00020, 00030, 00002. Так как второй и третий, а также пятый и шестой способы относят ся соответственно ко 2-му и 4-му признаку, то кодовое обозна чение указанного процесса локализации неисправностей будет
иметь вид: I I; 212; 32.
На основании схемы 2.2.3 легко составить общий перечень возможных процессов локализации неисправностей, которые в принципе могут иметь место в электротехнических системах. Та
кой перечень содержит |
24 процесса и имеет следующий вид: |
|
I I I I I |
IIII2 |
Н П З |
III2 I |
III22 |
III23 |
I22II |
I22I2 |
12213 |
12121 |
I2I22 |
12123 |
I2I3I |
I2I32 |
I2I33 |
22211 |
22212 |
22213 |
22121 |
22122 |
22123 |
22I3I |
22132 |
22133 |
В ходе проектирования электротехнических систем необходи мо решать задачу, какой из вышеперечисленных процессов приме нительно к конкретной системе обладает максимальной эффектив ностью.
Предпосылкой к успешному решению этой задачи является ис следование сущности известных в настоящее время способов ло кализации неисправностей, а также сравнительная оценка этих способов и отдельных их комбинаций (стратегий поиска отказав ших элементов) с точки зрения эффективности.
36
Для решения целого ряда задач технической диагностики не всегда обязательно рассматривать все стороны процессов локали зации неисправностей. Иногда достаточно рассмотреть только отдельные его аспекты, которые наиболее полно соответствуют характеру решаемой задачи. В литературе по технической диаг ностике для обобщенного описания диагностических процессов применяется специальный термин "стратегия обнаружения отказав
ших элементов” . |
^ |
Так как стратегии отражают только отдельные |
стороны реаль |
ных процессов, то они могут рассматриваться как |
неполные сово |
купности (менее пяти) рассмотренных выше способов локализации неисправностей. На этой основе аналогично процессам каждой стратегии в пределах рассмотренной классификации может быть приписано строго определенное кодовое обозначение - пятираз рядное число. Наличие нуля в каком-либо разряде кодового обо значения стратегии означает, что последняя не учитывает той стороны реального процесса локализации неисправностей, которая характеризуется классификационным признаком, соответствующим номеру разряда содержащего нуль.
Изолированное рассмотрение отдельных способов (комбинаций способов) означает, что полученные количественные характери стики не зависят от того, совместно с какими другими способа ми будет применяться в реальных условиях исследуемый способ (комбинация способов). В силу вышеуказанного в настоящей гла ве будет автономно рассмотрена сущность способов локализации неисправностей, приведенных в таблице 2.1.
2.3. Способ "черного ящика"
Способ "черного ящика" не предусматривает наличия в си стеме промежуточных контрольных точек. Определение отказавших элементов производится посредством анализа информации, полу чаемой только с выхода диагностируемой системы. Известно,что, измеряя реакции системы при различных входных воздействиях, можно контролировать состояние отдельных ее функциональных групп элементов. Последовательное исключение из рассмотрения исправных групп приводит, как правило, к упрощению задачи ло кализации неисправностей. Учитывая, что в общем случае функцио нальные группы элементов являются пересекающимися, то можно утверждать, что в некоторых системах рассматриваемый способ
37
позволяет полностью решить задачу обнаружения отказавших эле
ментов .
Из вышеизложенного следует что ОДНОЙ ИЗ предпосылок реа- лизации способа "черного ящика " в статических системах является знание функций
п ,= |
|
|
при |
|
П2 = |
|
й |
при |
|
|
при |
|||
ni = |
|
й . |
||
|
при |
|||
nr = 4 V [ N ) J |
||||
|
||||
ИЛИ |
ГГ |
1 1 |
при |
|
у , = |
||||
^ , [ Ц |
|
|||
У г= |
f2[ K |
U |
при |
|
при |
||||
УГ |
|
|
||
|
|
при |
||
Ут = Гт1{тЧ |
}т] |
|||
|
X = X J |
|
|
х = * г |
> |
(3.1) |
|
х= х 1
Х= Х т
•\
X = Х 1
X = х г
(3.2) '
х = х ;
X = х т
J
где |
} . |
- |
множество параметров, |
каждый из которых характе- |
||
|
^ |
|
ризует состояние одного элемента, |
входящего |
в |
|
|
|
|
^ -ю группу; |
|
|
|
|
п,- |
- |
обобщенный параметр |
J -й функциональной группы |
||
|
|
элементов; |
|
|
|
|
|
|
- реакция системы при воздействии на |
ее входе |
воз |
||
|
|
|
мущения х - ; |
|
|
|
|
L |
- |
текущий номер элемента „функциональной группы. |
|||
|
£кзтественно, что инженерные методы расчета |
систем предпо |
лагают знание только некоторых из приведенных функций, поэто му работа по определению последних должна предшествовать реа лизации способа "черного ящика". Необходимым (но недостаточ ным) условием определения отказавших элементов в системе этим способом является условие несовпадения множеств параметров, т .е .
i
Это условие накладывает определенные требования к подбору вход ных воздействий
|
38 |
<3'7 » |
» |
которые должны обеспечить решение задачи локализации неисправ ностей в данной системе.Соответствие между входными воздейст виями и контролируемыми группами элементов в конкретной систе ме можно представить в виде матрицы влияния, вид которой приве ден на таблице 3 .1 . Из матрицы видно, какие элементы (их пара метры) влияют на значение того или другого обобщенного парамет ра системы (они обозначены единицей).
Т а б л и ц а |
3. 1 |
|
Входные |
|
воздействия |
системы |
Параметры |
|
хгрупп эле |
|
ментов |
|
Парамет-Х\ |
|
ры эле- |
|
ментов- |
— е . |
|
|
*2 |
е э |
- _____ *Э |
*7 |
ж2 |
х/ |
X |
|
|||
п1 Пг |
ni |
Пт |
|
I |
I |
I |
0 |
0 |
I |
1 |
0 |
I |
0 |
I |
I |
е. |
0 I |
0 |
I |
____ и___ |
|
|
|
eN |
V |
I |
0 |
0 |
I |
|
|
|
|
||
В целях упрощения изложения таблица 3 .1 |
так же, как и фор |
||||
мулы (3.1) |
и (3.2) , соответствуют случаю, |
когда одному вход |
|||
ному воздействию отвечает только |
один обобщенный параметр |
и |
каждый элемент системы характеризуется также только одним ка ким-либо параметром. В практике технической диагностики могут иметь место случаи, отличные от рассмотренного. Однако сущность рассуждений от указанного упрощения не изменится.
Второй предпосылкой успешной реализации способа "черного ящика" является знание допусков на обобщенные параметры систе-
39
мн, которые могут быть определены по формуле
|
|
|
N |
|
|
(3.3) |
Д Я Л . |
~ |
= У |
“ й |
’ |
||
■“З |
"J |
Ы |
|
|||
8 |
* |
|
|
|
|
где |
ДЛх . |
|
|
a |
t |
-допустимое отклонение от номинального зна чения параметра I -го элемента при этом ДаС.«‘71(. ;
Л/ - общее число элементов в > -й группе;
:?М 2н Ы |
_ коэффициент влияния, |
т .е . показатель чув |
|||
dciifи |
|
ствительности <f-ro |
обобщенного параметра |
||
|
t |
Iq системы к изменению параметра I -го эле |
|||
|
|
мента; |
|
|
|
|
7t. |
- |
номинальное значение |
параметра |
L -го |
|
0 |
|
элемента. |
|
|
Аналитическое определение коэффициентов влияния предусмат |
|||||
ривает, чтобы функция |
была непрерывной и дифференцируе |
||||
мой в области задания |
по каждому из своих аргументов |
. Ре |
альные технические системы обычно удовлетворяют этим требова ниям, т .е . малые изменения параметров их элементов приводят к столь же мяднм изменениям обобщенных параметров, а сами измене ния состояния системы протекают с конечной скоростью.
Выражение аналогичное формуле (3 .3 ), может быть такаю ис пользовано для определения состояния диагностируемой системы при незначительных вариациях параметров ее элементов, т .е . при соблюдении следующего условия:
ДЯ. « |
Ti; |
, |
ь |
<<0 |
|
где До^ - вариация параметра |
L -го элемента системы; |
<к. - номинальное значение параметра.
Определение вариаций параметров элементов системы по вариа циям обобщенных параметров системы при различных ее входных воз действиях связано с составлением следующей системы алгебраиче
ских линейных уравнений: |
|
АмДас1+ й ]гД012+... + А?.Дпс.+...+ /<гмД ^ - Д |
0 , |
А'г,Лаг)+ й2гД л г+...+ а2.д П 1 .+ ...+ А ^Д ^-Д П г = |
0 , |
|
(3 .4) |
k j ,Д я ?+ к -2 Д % + .. h . . Дх - +. . . +к - N Д А П - = 6 ,
/<п Дя?+ k TZA T ip ..+ kj.-АЯ.+...+>Vnд |
Апт~ 0 * - |