Определение совокупности параметров, необходимых для локализации неисправностей объекта

При построении алгоритма поиска неисправностей в разделе 3 предполагалось, что в совокупность параметров подлежащих проверке необходимо включить выходные сигналы всех функциональных блоков модели объекта. Однако в ряде случаев необходимое число контролируемых сигналов может быть сокращено.

Рассмотрим решение данной задачи на примере. Объект контроля задан функционально-логической моделью, изображенной на рис. 1.6. Таблица функций неисправностей, учитывающая исправное состояния и все одиночные отказы, представлена в табл. 1.4.

Рис. 1.6. Функционально-логическая модель объекта

Таблица 1.4

Таблица функций неисправностей модели

Контролируемые сигналы

Состояния объекта контроля

e

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

Q13

Q14

Q15

Q16

Q17

Q18

Q19

Q20

Q21

Q22

z1

z2

z3

z4

z5

z6

z7

z8

z9

z10

z11

z12

z13

z14

z15

z16

z17

z18

z19

z20

z21

z22

Каждый столбец таблицы функций неисправностей содержит двоичный код состояния объекта при исправном состоянии (состоит из одних единиц) или при отказе одного функционального элемента. Двоичные коды для различных состояний не совпадают между собой, т.е. все одиночные отказы различимы на полном наборе проверяемых параметров.

Для решения задачи определения минимальной совокупности контролируемых параметров, необходимо построить такую таблицу функций неисправностей, число столбцов которой осталось бы прежним, а число строк, определяющее число используемых при контроле выходов, было бы сведено к минимуму, обеспечивающему, однако, различение всех учтенных состояний. Таким образом, следует составить сокращенную таблицу функций неисправностей.

Выходы функциональных блоком модели всегда можно разделить на два типа: разветвляющиеся и неразветвляющиеся. Разветвляющимся считается такой выход функционального блока, который соединен с входами двух и большего числа других функциональных блоков. Соответственно, если выход некоторого функционального блока соединен только с входом одного другого функционального блока или остается свободным, то такой выход является неразветвляющимся.

Если некоторый i-й функциональный блок имеет неразветвляющийся выход, соединенный с входом другого j-го блока, то отказы этих блоков нельзя различить без контроля параметра сигнала на выходе i-го блока. Следовательно, все неразветвляющиеся выходы модели обязательно должны войти в искомую минимально достаточную совокупность контролируемых параметров.

Для рассматриваемого объекта (рис. 1.6) такими выходами будут следующие:

, , , , , , .

При составлении сокращенной таблицы функций неисправностей (табл. 1.5) в первую очередь в нее включаются строки из табл. 1.4 соответствующие неразветвляющимся связям. Если все столбцы новой таблицы будут иметь различающиеся кода состояний, то она обеспечивает распознавание всех одиночных отказов и, следовательно, является искомой минимизированной таблицей функций неисправностей. Если существуют одинаковые коды состояний, то сокращенную таблицу необходимо дополнить минимально необходимым количеством разветвляющихся выходов так, чтобы все ее столбы имели различные коды состояний.

В рассматриваемом примере при включении в сокращенную таблицу функций неисправностей (табл. 1.5) только неразветвляющихся выходов некоторые неразличимыми являются следующие одиночные отказы функциональных блоков:

· отказ блока Q2 от Q3;

· отказ блока Q4 от Q8;

· отказ блока Q9 от Q10, Q11, Q16 и Q19;

· отказ блока Q13 от Q17;

· отказ блока Q14 от Q15 и Q18;

· отказ блока Q20 от Q21.

Для того чтобы дополнить сокращенную таблицу необходимо определить, пользуясь полной таблицей функций неисправностей (табл. 1.4), те выходы функциональных блоков, контроль которых позволит различить перечисленный неразличимые состояния. Результаты такого анализа сведены в табл. 1.6.

Таблица 1.5

Сокращенная таблица функций неисправностей модели

Контролируемые сигналы

Состояния объекта контроля

e

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

Q12

Q13

Q14

Q15

Q16

Q17

Q18

Q19

Q20

Q21

Q22

z3

z5

z6

z13

z15

z21

z22

z9

z20

Таблица 1.6

Неразличимые состояния и выходы, позволяющие их различить

Функциональные блоки, отказы которых не различаются	Выходы, позволяющие различить отказы функциональных блоков
Q2 и Q3
Q4 и Q8
Q9 и Q10
Q9 и Q11
Q9 и Q16
Q9 и Q19
Q13 и Q17
Q14 и Q15
Q14 и Q18
Q20 и Q21

В левой части табл. 1.6. попарно указаны неразличимые состояния, а в правой – выходы функциональных блоков, результаты контроля которых при данных состояниях. По данным табл. 1.6. легко определить те контролируемые выходы, которыми необходимо дополнить сокращенную таблицу.

Выбор контролируемых выходов для дополнения сокращенной таблицы производится поэтапно в следующей последовательности:

1) анализируется правая колонка таблицы, с целью определения пар состояний, различие которых возможно только с помощью контроля одного выхода. Если такие выходы есть, то каждый из них должен быть включен в сокращенную таблицу функций неисправностей. Такое дополнение обусловит различие тех пар неразличимых состояний, для которых эти выходы встречаются в правом столбце таблицы. В данном примере все пары неразличимых состояний можно различить с использование контроля как минимум двух выходов функциональных блоков;

2) для оставшихся неразличимых состояний определяется выход, являющийся наиболее информативным, т.е. выход, контроль которого позволит различить наибольшее количество состояний. Для рассматриваемого примера это выход функционального блока z9, т.к. его контроль позволит различить семь из десяти пар неразличимых состояний: Q2 и Q3; Q4 и Q8; Q9 и Q10; Q9 и Q11; Q9 и Q16; Q13 и Q17; Q14 и Q18. Включаем сигнал z9 в сокращенную таблицу функций неисправностей. После этого дополнения неразличимыми остались следующие пары состояний: Q9 и Q19; Q14 и Q15; Q20 и Q21.

3)этап 2 выполняется до тех пор, пока не будет определена вся последовательность контролируемых выходов, позволяющая различать все состояния объекта контроля. Три пары состояний, оставшихся неразличимыми, можно различить с помощью контроля сигнала z20, поэтому дополняем сокращенную таблицу функций неисправностей этим сигналом. В результате все состояния, включенные в таблицу функций неисправностей, становятся различимыми.

В результате получена минимизированная таблица функций неисправностей (табл. 1.6), содержащая минимально достаточную для локализации одиночных отказов объекта совокупность контролируемых выходов. Для рассматриваемого примера минимально достаточной совокупностью контролируемых выходов является следующая:

z3, z5, z6, z9, z13, z15, z20, z21, z22.

Следует отметить, что в ряде случаев решение задачи выбора минимально достаточной совокупности контролируемых выходов может быть неоднозначным. Выбор любой из нескольких получающихся в таких случаях совокупностях можно производить произвольно.

Число контролируемых выходов функциональных блоков входящих в минимально достаточную совокупность всегда значительно меньше общего количества функциональных блоков. В рассматриваемом примере, например, их оказалось 9 вместо 22.

Сформированной совокупности контролируемых сигналов может оказаться недостаточной при определении одновременных отказов нескольких функциональных блоков. Поэтому при необходимости учета состояний объекта связанных с совместными отказами функциональных блоков модели следует рассматривать с учетом этих исходных данных.

Библиографическое описание

1. Сердаков, А.С. Автоматический контроль и техническая диагностика [Текст] / А.С. Сердаков. – Киев: Техника, 1971. – 244 с.

2. Сапожников, В.В. Основы технической диагностики: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта [Текст] / В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников. – М.: Маршрут, 2004. – 318 с.

3. Гмурман, В.Е. Теория вероятности и математическая статистика: Учебное пособие для вузов [Текст] / В.Е. Гмурман. – М.: Высшая школа, 1997. – 479 с.