Разработка алгоритмов процесса диагностирования

Алгоритмы процесса диагностирования разрабатываются на основе алгоритмов диагностирования, получаемых при анализе диагностической модели ОД с учетом требований, сформулированных при решении задачи огранизации СД.

При построении этих алгоритмов руководствуются базовыми алгоритмами решения задач диагностирования, которые представляют собой обобщенную последовательность действий, характерную для решения конкретной задачи диагностирования.

Базовые алгоритмы строятся на основе анализа возможных вариантов решения задач диагностирования и описываются на алгоритмических языках, в виде логических, матричных и графических схем. В качестве примера рассмотрим представление базовых алгоритмов в виде граф-схем. Заметим при этом, что в литературе приведены способы перехода из одной формы описания к другой.

При построении граф-схем базовых алгоритмов будем использовать операторы действия и логических условий. Решению каждой задачи соответствует своя совокупность операторов действий:

А = (а₁,...,а_i,...,а_n), а_i – операторы действия для определения работоспособности, ; В=(b₁,...,b_i,...,b_m), b_i – операторы действия при поиске дефектов, ; C=(c₁,...,c_i,...,c_s), c_i – операторы действия при прогнозировании изменения состояния, . Следует заметить, что в частных случаях совокупности А, В и С могут содержать некоторое число одинаковых операторов действия.

Операторы логических условий указывают на необходимость выполнения или отмены какого-либо действия. Операторы логических условий могут принимать значения 0 или 1, что соответствует ответам "Нет" и "Да" в логическом условии и определяют структуру алгоритма.

При изображении базового алгоритма граф-схемами ( ,V), ( ,V) или ( ,V) объединения множеств , , представляют собой множество вершин, а V – множество ветвей. Каждое из множеств А, B, С, имеет свою нумерацию. Значение операторов записывается рядом с выходящей из вершины ветвью.

В базовом алгоритме определения работоспособности (рис 16.8) при рабочем и тестовом диагностировании используется 21 оператор действия: а_о – начало алгоритма; а₁ – подготовка ОД (подача питания, выбор режима и др.); а₂ – подключение ТСД к ОД; а₃ – выбор алгоритма диагностирования (последовательности проверок); а₄ – генерирование тестового воздействия; а₅ – преобразование тестового воздействия; а₆ – коммутация тестового воздействия; а₇ – передача тестового воздействия на вход ОД; а₈ – передача с ОД информации о диагностических признаках; а₉ – первичное преобразование информации, поступающей с ОД; а₁₀ – нормирование значений диагностических признаков; а₁₁ – аналого-цифровое преобразование информации при использовании в цифровой форме; а₁₂ – передача информации; а₁₃ – обработка информации; а₁₄ – логико-вероятностное преобразование информации; а₁₅ – цифро-аналоговое преобразование информации; а₁₆ – контроль диагностических признаков; а₁₇ – коммутация диагностических признаков; а₁₈ – запоминание значения диагностического признака; а₁₉ – отображение или регистрация диагноза; а₂₀ – конец алгоритма.

При построении базового алгоритма контроля работоспособности могут оказаться необходимыми следующие операторы логических условий: ₁ – следует ли генерировать тестовое воздействие? ₂ – необходимо ли преобразование тестового воздействия? ₃ – нужна ли коммутация тестового воздействия? ₄ – следует ли осуществлять первичное преобразование? ₅ – необходимо ли нормирование диагностического признака? ₆ – следует ли осуществлять аналого-цифровое преобразование? ₇ – необходимо ли логическое преобразование диагностических признаков? ₈ – следует ли осуществлять логико-вероятностное преобразование? ₉ – необходимо ли цифро-аналоговое преобразование? ₁₀ – закончены ли операции по контролю, преобразованию и обработке информации? ₁₁ – следует ли запомнить текущую информацию?

Если известны особенности ОД, условия их эксплуатации, то из базового алгоритма можно получить частный алгоритм процесса диагностирования при определении его работоспособности.

Так, если осуществлять рабочее диагностирование при определении работоспособности путем контроля совокупности диагностических параметров, представляемых в виде нормированных аналоговых сигналов, то при аналоговой форме обработки и формировании оценки по обобщенному признаку алгоритм процесса диагностирования будет включать только 13 операторов действия (рис.16.9,а):

А = (а₀, а₁, а₂, а₃, а₈, а₁₀, а₁₂, а₁₄, а₁₆, а₁₇, а₁₈, а₁₉, а₂₀).

Операторы логических условий имеют следующие значения:

₁ = ₄ = ₆ = ₇ = ₉ = 0; ₅ = ₈ = ₁₁ =1; ₁₀ = (0,1).

При цифровой обработке информации и рабочем диагностировании в алгоритм процесса диагностирования включаются пятнадцать операторов действия (рис.16.9,б):

А = (а₀, а₁, а₂, а₃, а₈, а₉, а₁₀, а₁₁, а₁₂, а₁₃, а₁₆, а₁₇, а₁₈, а₁₉, а₂₀).

Операторы логических условий имеют следующие значения: ₁ = ₈ = ₉ = 0; ₄ = ₅ = ₆ = ₇ = ₁₁ = 1; ₁₀ = (0,1).

Аналогичным образом могут быть построены алгоритмы при контроле работоспособности в других случаях.

Для построения базового алгоритма поиска возникшего дефекта оказываются необходимыми 21 оператор действия и 11 операторов логических условий. При этом большее число операторов аналогичны операторам алгоритма при контроле работоспособности: a₀ = b₀; a₁ = b₁; a₂ = b₂; a₃ = b₃; a₄ = b₆; a₅ = b₇; a₆ = b₈; a₇ = b₉; a₈ = b₁₀; a₉ = b₁₁; a₁₀ = b₁₂; a₁₁ = b₁₃; a₁₂ = b₁₄; a₁₃ = b₁₇; a₁₆ = b₁₅;a₁₇ = b₁₆; a₁₈ = b₁₉; a₁₉ = b₂₀; a₂₀ =b₂₁ и появляются еще три новых оператора: b₄ – использование безусловного алгоритма поиска, b₅ – использование условного алгоритма поиска, b₁₈ – оценка результатов и рекомендации.

Операторы логических условий ₁, ₂, ₃, ₄, ₆, ₁₀, ₁₁ идентичны решению задачи контроля работоспособности.

Кроме того, необходимы еще три оператора: ₇ – используются ли при поиске дефекта условный алгоритм? ₈ – следует ли производить преобразование информации? ₁₂ – все ли операции по поиску выполнены?

На рис.16.10 приведен базовый алгоритм поиска возникшего дефекта. Используя базовый алгоритм, можно, как и в предыдущем случае, строить частные алгоритмы при поиске дефектов в различных объектах и условиях.

Так, если при тестовом диагностировании осуществляется безусловный алгоритм поиска с оценкой диагностических параметров путем сравнения с эталоннными значенияим в цифровой форме и регистрации получаемых результатов, то в алгоритм (рис.16.11,а) необходимо включить 14 операторов действия:

В = (b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₆, b₉, b₁₀, b₁₄, b₁₅, b₁₆, b₁₈, b₂₀, b₂₁).

При этом операторы логических условий должны иметь следующие значения:

₁= ₁₁=1; ₂= ₃= ₄= ₅= ₆= ₇= ₈=0; ₁₀={0,1}.

При рабочем диагностировании аналогового ОД алгоритм (рис.16.11,б) для поиска возникшего дефекта при условии обработки нормированной информации в дискретной форме и оценке по обобщенному признаку будет включать 12 операторов действия:

В = (b₀, b₁, b₂, b₃, b5, b₁₀, b₁₃, b₁₄, b₁₅, b₁₆, b₁₈, b₂₀, b₂₁).

Операторы логических условий имеют следующие значения: ₁= ₄= ₅= ₈= ₁₁=0; ₆= ₁₀=1.

Базовый алгоритм прогнозирования состояния включает 27 операций действия и 20 операторов логических условий (рис.16.12). Основываясь на выбранном методе прогнозирования, в виде измеряемых величин, форме обработки и других условий из базового алгоритма, можно получить частные алгоритмы при прогнозировании.

Операторы действия в этом случае в большинстве своем отличаются от операторов действия а_i и b_i: с_o = а_o, с₁ = а₁, с₂ – подключение ОД и измерение диагностических параметров; с₃ = а₁₀, с₄ = а₅, с₅ = а₁₁, с₆ – вычислительные операции по оценке стационарности процесса; с₇ – запоминание информации для обучения; с₈ – умножение на весовые коэффициенты; с₉ – начальное обучение (построение эталонных классов); с₁₀ – запоминание эталонных классов; с₁₁ – запоминание результатов измерения; с₁₂ – вычисление математического ожидания, дисперсии и т.п.; с₁₃ – вычисление прогнозируемого показателя, классификация; с₁₄ – запоминание значения прогнозируемого показателя или образа; с₁₅ – вычисление дисперсии прогнозируемого показателя; с₁₆ – запоминание вычисленного значения дисперсии; с₁₇ – вычисление доверительного интервала и вероятности p; с₁₈ – запоминание значений и p; с₁₉=а₁₅; с₂₀, с₂₁, с₂₂ – регистрация или отображение соответственно значения прогнозируемого показателя или класса, дисперсии, и p; с₂₃ – перезапись измерительной информации вместо априорной; с₂₄ – анализ точности прогнозирования; с₂₅ – определение направления коррекции прогнозирующего выражения; с₂₆ – коррекция прогнозирующего выражения; с₂₇ = а₂₀.

При прогнозировании необходимы следующие операторы логических условий: ₁ – необходимо ли преобразование диагностических параметров? ₂ – необходимо ли аналого-цифровое преобразование? ₃ – необходима ли оценка стационарности? ₄ – необходимо ли обучение? ₅ – следует ли умножать на весовые коэффициенты? ₆ – следует ли запоминать параметры эталонных классов? ₇ – следует ли запоминать результаты измерений? ₈ – следует ли корректировать начальное значение или классы? ₉ – следует ли корректировать текущее выражение по точности? ₁₀ – достаточна ли точность? ₁₁ – следует ли определять направление коррекции? ₁₂ – необходимо ли вычислять вспомогательные параметры? ₁₃ – следует ли запоминать значение прогнозируемого показателя или класса? ₁₄ – следует ли вычислять дисперсию? ₁₅ – следует ли вычислять и р? ₁₆ – необходимо ли цифро-аналоговое преобразование? ₁₇ – необходимо ли отображение значений дисперсии? ₁₈ – необходимо ли отображение и р? ₁₉ – следует ли перезаписывать результаты измерения? ₂₀ – следует ли продолжать прогнозирование?

В частном случае при аналитическом прогнозировании методом экстраполяции диагностического параметра, представленного в аналоговой форме, алгоритм прогнозирования будет включать следующие 9 операторов действий (рис.16.13,а):

С = (с_o, с₁, с₂, с₃, с₁₁, с₁₃, с₁₄, с₂₀, с₂₇).

Операторы логических условий:

₇= ₁₃=1; ₁= ₂= ₃= ₄= ₅= ₈= ₁₂= ₁₄= ₁₅= ₁₆=

= ₁₇= ₁₈= ₁₉= ₂₀=0.

В случае прогнозирования методом статистической классификации при условии, что измеряемая информация поступает в аналоговой форме, обработка осуществляется в цифровой форме, производится периодическое обучение (формирование эталонных классов), модель прогнозирования корректируется по точности, результаты фиксируются в цифровой форме и прогнозирование осуществляется многократно, алгоритм (рис.16.13,б) включает 22 оператора действий:

С = (с_o, с₁, с₂, с₃, с₅, с₇, с₈, c₉, c₁₀, с₁₁, c₁₂, с₁₃, с₁₄, с₁₇, с₁₈, с₂₄, с₂₅, с₂₆, с₂₀, с₂₂, с₂₃, с₂₇).

Операторы логических условий имеют следующие значения: ₁ = ₃ = ₅ = ₁₄ = ₁₆ = ₁₇ = ₂₀ = 0; ₂ = ₅ = ₆ = ₇ = ₁₂ = ₁₃ = ₁₅ = ₁₀ = ₁₈ =1; ₄ = (0,1); ₈ = (0,1); ₁₉ = (0,1).

При реализации программы диагностирования осуществляется композиция алгоритмов процесса диагностирования А, В, С. Одинаковые операторы объединяются в один общий. В том случае, когда целесообразно объединить различные операторы действия, нужно использовать логическое условие "ИЛИ", обозначающее возможность применения оператора в зависимости от логического условия.