Системы диагностирования состояния технических объектов.

Как говорилось раньше, одной из форм восприятия информации является определение состояния, в котором находится объект контроля – диагностика. Технической диагностикой называется наука, содержанием которой является изучение и определение действительного состояния объекта и характера его изменения во времени.

Техническая диагностика объектов позволяет [7]:

• установить степень соответствия между фактическим состоянием объекта и требуемым;

• планировать работы по техническому обслуживанию и ремонту в зависимости от технического состояния;

• планировать мероприятия по повышению надежности отдельных конструкций и узлов;

• оптимизировать обслуживание в отношении затрат средств и рабочей силы;

• прогнозировать сроки службы технических объектов и планировать на основании их материальные затраты на обслуживание и ремонт.

Задачи технической диагностики должны решаться комплексно с учетом всех трех этапов жизненного цикла технического объекта (системы), а именно: проектирования, монтажа и эксплуатации.

на этапе эксплуатации может потребоваться решение частных задач:

• проверка исправности;

• проверка работоспособности;

• проверка правильности функционирования;

• поиск неисправностей.

При решении первых трех частных задач технической диагностики на этапе эксплуатации состояние объекта определяется по соотношению сигналов на его входах и выходах. Сам объект при этом представляется в виде «черного ящика», а пространство состояний содержит два возможных состояния: «объект исправен (или работоспособен)» и «объект неисправен (или неработоспособен). При поиске неисправностей объект рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов, состояние которой может описываться одним или несколькими параметрами. Пространство состояний при этом увеличивается.

Степень разбиения пространства состояний объекта диагноза называется глубиной диагностирования.

Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой образуют систему диагностирования.

Процесс диагностирования заключается в подаче на объект определенных воздействий и анализе откликов объекта на эти воздействия.

По способу формирования воздействий на объект системы диагностирования подразделяют на:

• системы функционального диагностирования;

• системы тестового диагностирования.

В системах функционального диагностирования на объект воздействуют только его рабочие нагрузки, возникающие в процессе функционирования.

В системах тестового диагностирования средства диагностики формируют специальные тестовые сигналы и посылают их на входы объекта. Эти системы чаще применяются во время, когда объект не функционирует. Возможно их применение и в процессе функционирования объекта, но в этом случае тестовые сигналы должны быть выбраны таким образом, чтобы не мешать работе объекта.

На рис. 2.4. приведены схемы диагностирования. Тестовые воздействия могут подаваться как на основные, так и на дополнительные входы, предназначенные специально для подключения средств диагностики. Ответы могут также сниматься с основных или с дополнительных выходов объекта (контрольных точек).

Отдельные тестовые или рабочие воздействия, подаваемые на объект, и снимаемые с него ответы называются элементарными проверками. Результатом элементарной проверки является полученное при ее реализации значение ответа объекта. Целью анализа элементарных проверок является получение результатов диагноза.

Средства диагностирования содержат источники воздействий (тестовая диагностика) и измерительные устройства. Измерительные устройства состоят из датчиков и средств обработки информации. В простейшем случае системы обработки информации сравнивают значения выходных сигналов, полученных в результате проверки, с эталонными. Эталонные сигналы в этом случае соответствуют всем состояниям объекта, которые необходимо различить. Набор эталонных сигналов, или другую подобную информацию о поведении объекта называют моделью объекта диагностирования.

Рис. 2.4. системы диагностирования технического состояния:

а) тестовое диагностирование; б) функциональное диагностирование;

СД – средство диагностирования; ОД – объект диагностирования

Тестовые воздействия из-за погрешностей источников воздействий представляют собой случайные величины или случайные процессы. Рабочие нагрузки тоже случайны. Системы измерений имеют погрешности. Наконец, параметры объекта, характеризующие его состояние в зависимости от технологии изготовления и местных условий, тоже являются случайными величинами. Все это делает необходимым вероятностный подход к решениям задач диагностирования.

Таким образом, можно выделить два подхода к задаче диагностирования: вероятностный и детерминистский.

При вероятностном подходе объект может находиться в одном из случайных состояний. Известны параметры, с определенной вероятностью характеризующие состояния объекта. Требуется построить решающее правило, с помощью которого можно поставить диагноз с оценкой его достоверности.

При детерминистском подходе состояние системы характеризуется n-мерным вектором X. Требуется найти решающее правило, которое отнесло бы конкретный вектор состояния объекта к определенной области диагноза.

Более общим является вероятностный подход.