4.3. Функциональный контроль и диагностирование сложных технических систем

Вподразд. 3.2.6 было указано, что активные сред­ства обнаружения ошибок базируются на методах функционального контроля и диагностирования техни­ческих систем. Рассмотрим общие моменты построения функционального контроля и диагностирования [2]. На рис. 4.22 приведена структурная схема системы функционального диагно­стирования, где ОД – объект диагноза, СД (СВК) – средство диагноза (схема встроенного контроля).

СВК реализует модель поведения исправного объекта диагноза для анализа соответствия выходов Y входам X ОД и вынесения решения о пра­вильном или неправильном функционировании ОД в каждый момент вре­мени. Очевидно, что в качестве СВК может быть использован сам ОД. На рис. 4.23 приведена структурная схема функционального диагностирова­ния по принципу дублирования, где СС – схема сравнения. Эта реализация показывает, что предельная сложность СВК не должна быть больше слож­ности самого ОД с точностью до сложности СС. Предельным случаем по сложности СВК является СФД по принципу дублирования.

Рис. 4.23. Структурная схема СФД по принципу дублирования

4.3.1. Полностью самопроверяемые цифровые устройства

Рассмотрим контролируемое цифровое устройство (КУ на рис. 4.24), которое имеет m входов и n выходов. Функционирование КУ отличается некоторой закономерностью, которая позволяет выделить правильные вы­ходные наборы, соответствующие работе КУ без неисправностей, из об­щей совокупности возможных выходных наборов. Для определения пол­ноты контроля вводят понятие самопроверяемости [3].

Z_n

Z_l+1

Рис. 4.24. Структурная модель контролируемого устройства

Пусть А = {a} – множество рабочих входных наборов КУ, a = {x₁,... ..., x_m}, S – множество неисправностей в КУ, В = {b} – множество выход­ных наборов исправного устройства, b = {z₁,..., z_n}, в состав выходов вклю­чаются рабочие выходы устройства {z₁,..., z_i} и дополнительные выходы {z_i+1, ..., z_n}, необходимые для контроля (например, состояния элементов памяти), G(a, S_i) – выход КУ при наличии неисправности s_i принадлежит S, G(a, 0) – выход исправного КУ.

Цифровое устройство защищено от неисправностей множества S, если для любого рабочего входного набора и любой неисправности выход устройства с неисправностью, либо не отличается от исправного, либо не совпадает ни с одним правильным выходным набором КУ.

Цифровое устройство называется самотестируемым по отношению к множеству неисправностей S, если для любой неисправности существует такой рабочий входной набор, что выход устройства не совпадает ни с од­ним выходным набором исправного устройства.

Цифровое устройство является полностью самопроверяемым, если оно как защищено от неисправностей, так и самотестируемо.

4.3.2. Схемы встроенного контроля

В подразд. 2.4 упоминались встроенные системы контроля. Схемой встроенного контроля (СВК) является устройство, выполняющее, в общем случае, две функции:

а) определение по текущим значениям входного, дополнительного и выходного векторов КУ эталонного значения выходного КУ, которое должно появляться в определенном такте (отметим, что множество эта­лонных векторов, вырабатываемых СВК, является, в общем случае, гомо­морфным отображением множества выходных векторов КУ);

б) проверку совпадения фактического выхода КУ с выходным векто­ром, вычисленным в пункте а).

Структурная схема подключения СВК к контролируемому устрой­ству показана на рис. 4.25.

Рис. 4.25. Структурная модель схемы встроенного контроля

Самопроверяемая схема встроенного контроля (ССВК) должна обна­руживать любую ошибку КУ, приводящую к искажению выходного век­тора В, а также все свои однократные ошибки. Для этого она так же, как и КУ, должна обладать свойствами защищенности от неисправностей и са­мотестируемости.

Поэтому ССВК со статическими значениями выходов должна иметь как минимум два выхода. Обычно принимают, что при отсутствии неис­правности f₁f₂ = {(01), (10)}, а при неисправности f₁f₂ = {(00), (11)}.