2. Контроль работоспособности объектов

В общем случае объект может на­ходиться в конечном множестве состо­яний

S = (s₁,..., s_i,..., s_p)

Каждому состоянию соответству­ет определенное значение какого-ли­бо диагностического признака

= (₁,…,_j,...._r).

Рисунок 14 – Связь значений диагностического параметра и состояний ОД

Область работоспособности определяется как область изменения диагностических параметров, ограниченная их допустимыми значени­ями, в которой объект работоспособен.

Допустимые _доп определяются из анализа диагностической модели и с помощью приближенного расчета:

где запас относительно предельного параметра , - номинальное значение диагностического параметра, к – коэффициент запаса.

При этом не учитывается влияние множества случайных факто­ров, воздействующих на объект. На практике нормальная работа кри­тичных схем обеспечивается при отключении напряжений не более чем на 10% от номинального значения.

Состояние систем характеризуется совокупностью диагностических признаков. При этом условие работоспособности можно задавать в про­странстве диагностических признаков , исходя из следующих предполо­жений:

1. Определено множество состояний S ОД, т.е. совокупность диагностических признаков ;

2. Существуют номинальные лучшие состояния, т. е. определены _ном;

3. Отклонения работоспособных состояний от номинальных допу­ скаются в определенных пределах S соответствующих диапазону _н..._в (н — нижнее, в — верхнее значение).

Судовое оборудование может представлять собой как непрерыв­ные, так и дискретные объекты. Условия работоспособности для непрерывных и дискретных объектов формулируются по-разному. Например рассмотрим некоторые виды оборудования и соответствующие диагностические параметры.

Таблица 1 – Параметры, характеризующие состояние ОД

Примеры ОД	Диагностический параметр
	Сопротивление		Темпе-ратура	Вибра-ция	Ударные импульсы
	Изоля-ции	Постоян-ному току
Генераторы переменного тока	+	+	+	+	+
Двигатели переменного тока	+	+	+	+	+
Полупроводниковые преобразователи		+	+
Аккумуляторы	+		+
Аппаратура управления и защиты	+	+	+
Аппаратура связи, сигнализации, управления	+		+
Кабели, провода	+		+

Условия работоспособности по одному диагностическому параметру непрерывных объектов задаются неравенствами, которые ограничивают его значение одной стороны:

_i > _i^н (R_u > 50 МОм, сопротивление изоляции более 50 МОм);

i > iв (L < 2 мм, амплитуда вибрации меньше 2 мм);

В большинстве случаев на ди­агностические параметры задают­ся двусторонние ограничения вида:

(3A<I<5A) (U_r=273В)

Если состояние СО определяется несколькими параметрами то задачу контроля работоспособности сводят к проверке таких неравенств для каждого параметра. Если хотя бы одно из неравенств не выполняется, то объект признается неработос­пособным.

Если в качестве ДП используется одна характеристика, то оценить состояние СО можно двумя путями:

• по нескольким показателям характе­ристики;

• по отклонению текущей характеристики от номинальной.

1. Примером первого способа является контроль состояния ОД по показателям переходной характеристики =(, , n, s, t_пп).

Рисунок 15 – Переходная характеристика

 - величина перерегулирования,

 - статическая точность,

n - число колебаний,

s - крутизна,

t_пп – время переходного процесса.

Для решения задачи необходимо задать условия работоспособности на каждый показатель   _доп

2. Если в качестве диагностических признаков рассматривается характеристика ОД у = f(х), где х и у соответ­ственно входная и выходная переменные, то условия работоспособности определяются значением отклонения текущей характеристики f(х) объ­екта от номинальной (х). При этом необходимо установить количест­венный критерий, который позволял бы оценивать сходство и различие этих характеристик. Таких критериев существует несколько:

а) критерий среднего отклонения

Где интеграл численно равен площади.

Рисунок 16 – Номинальная y(x) и текущая f(x) характеристики

Недостатком этого критерия является одинаковая чувствитель­ность как к величине абсолютного отклонения, так и к длительности интервала, на котором оценивается отклонение.

б) критерий среднеквадратичного отклонения

Этот критерий более чувствителен к величине отклонения, чем к

длительности интервала, на котором отклонение оценивается. Он наиболее часто используется на практике.

2. Дискретные объекты

Рисунок 17 – дискретный объект диагностирования

При определении работоспособности диск­ретного объекта , он рассматривается как преобразователь набора входных воздействий X_k в выходные Y_k.

X_k=(x₁…,x_i…, x_n), i=1,n;

Y_k=(y₁…,y_i…, y_n), j=1,m.

Где x_i, y_j значения напряжений на входе и на выходе;

n – число входов;

m – число выходов.

Обычно в качестве х_i, и у_i, рассматриваются сигналы 0 и 1 (0 — напряжение отсутствует, 1 — напряжение имеется). В комбинационной схеме (объекте без элементов памяти) выходной набор зависит только от набора входных воздействий. Поскольку каждому входному набору X_k соответствует определенный выходной набор Y_k, то условием работоспособности такого дискретного объекта является соответствие всех возможных входных наборов X_k выходным наборам Yk, T.e. X={X_k}Y={Y_k} = {Y_kном].

При рабочем диагностировании X_k — рабочие воздействия.

При тестовом диагностировании для проверки условий работоспособности необходимо построить минимальную входную последовательность наборов, позволяющую оценивать состояния всех элементов объекта.

Рисунок 18 – Комбинационная схема

Объект имеет четыре входа n = 4,

входной набор X = (х₁, х₂, х₃, x₄)

один выход m = 1,

Выходной набор реализует функцию F = (х₁ х₂ х₃ х₄).

1. Проверку элементов будем осуществлять подачей сигналов 1 на входы элементов.

2. Для срабатывания всех элементов объекта необходимо наличие двух единиц.

Таблица 2 -Таблица состояний

			Xk		Yk
1	1	1	0	0	0
2	1	0	1	0	1
3	1	0	0	1	1
4	0	1	1	0	1
5	0	1	0	1	1
6	0	0	1	1	0

Таких наборов оказывается шесть. Из таблицы видно, что для проверки всех элементов объекта достаточно четырех входных наборов N=4, а именно x1, = (1100), Х3 = (1001), Х4 = (0110), x6 = (0011) или x1, x2, x5, x6, т.е. 2-й и 3-й, 4-й и 5-й наборы адекватны по воздействию на объект. Таким образом, минимальная тестовая последовательность, достаточ­ная для проверки условия работоспособности, включает четыре вектора T1 = (x1, x3, x4, x6) или Т2 = (x1, x2, x5, x6), а условия работоспособности представляют соответствия:

Х₁ Y₁ = 0; Х₃ Y₃ = 1; Х₄ Y₄ = 1; Х₆ Y₆ = 0.

Для сложного ОД, состоящего из нескольких подсистем, вектор состояния имеет вид S = (S₁,..., s_i, ..., s_n). Условием работоспособноcти такого объекта является работоспособность каждой подсистемы. Состояние подсистемы имеет два исхода: работоспособна — 1, неработоспособна — 0. Тогда условие работоспособного состояния:

S_p = (1, ...1,...1).

Для каждой подсистемы условия работоспособности могут записываться так как выше.