Описание метода диагностики отказов. Основные методы и принципы диагностики отказов, основанной на использовании моделей. Диагностика отказов системы регулирования уровня жидкости в баке. Моделирование элементов системы и отказов, проектирование системы.
Системы автоматического управления стали неотъемлемой частью технического оснащения современного производства, обеспечивая повышение качества продукции и улучшение экономических показателей производства. Для таких систем отказы могут привести человеческим смертям, катастрофическому загрязнению окружающей среды и значительному материальному ущербу.Под «отказом» будем понимать неожиданное изменение функций системы, даже если оно не представляет собой физический отказ или поломку (аварию). Термин отказ использовать предпочтительнее, чем термин сбой, так как первый обозначает неисправность, а второй ближе к понятию «катастрофа». Термин сбой означает поломку компонента системы или функции, а термин отказ может быть использован для указания того, что неисправность, на ее ранней стадии, может быть приемлемой (допустимой), для предотвращения каких-либо серьезных последствий. Система, используемая для выявления отказов и диагностики их локализации и значимости в системе называется «системой диагностики отказов».Широко распространены традиционные подходы диагностики отказов, основанные на методах «аппаратной (или физической)» избыточности, которые используют дополнительные наборы датчиков, исполнительных механизмов, компьютеров и программного обеспечения для измерения и/или управления отдельными переменными. Рассогласование должно быть равно нулю, когда система работает нормально, а при отказе в системе, должно отличаться от нуля. Аналитическая избыточность предполагает использование математических моделей системы, за которой осуществляется мониторинг и, следовательно, часто рассматривается как метод диагностики отказов, основанный на моделях. Поэтому, диагностика отказов, основанная на моделях определяется как определение отказов системы из сравнения доступных измерений системы с априорной информацией, представленной математической моделью системы, посредством формирования рассогласований и их анализа. Так как методы диагностики отказов, основанные на моделях, проектируются для выявления любых отличий между поведением реальной системы и модели, то предполагается, что сигнал разницы связан с отказом.Метод диагностики отказов, основанный использовании моделей Диагностика отказов, на основе использования моделей, может быть определена как выявление, изоляция и характеристика отказов компонентов системы посредством, сравнения доступных измерений системы с априорной информацией, представленной математической моделью системы. Отказы выявляются посредством установки фиксированных или изменяющихся порогов на сигналы рассогласования, формируемые на основе различия действительных измерений и их оценок, определяемых с использованием модели процесса. Количество рассогласований может быть выбрано таким образом, чтобы каждый сигнал рассогласования был чувствителен одному отказу, происходящему в определенном месте системы. После того как рассогласование превысило пороговое значение, проводится анализ рассогласования для выполнения изоляции отказа.Диагностика отказов, основанная на моделях рассматривается в основном как диагностика, которая осуществляется во время работы системы. Причиной этого является то, что информация о входе и выходе системы, необходимая для диагностики, основанной на моделях, доступна только во время работы системы. Информация, используемая для диагностики - это измеряемый датчиком выход и вход исполнительного механизма. Измерение выхода обычно необходимо для управления по обратной связи, тогда как вход исполнительного механизма требуется для управления действиями, формируемыми контроллером, которые обычно выполняются в микропроцессоре. Из рисунка 2.3 можно увидеть, что модель системы, необходимая для диагностики, основанной на моделях, является моделью системы без обратной связи, так как мы рассматриваем систему в цикле управления.В целях моделирования система без обратной связи может быть разделена на три части: исполнительные механизмы, динамика системы и датчики (рисунок 2.4). Динамика системы, представленной на рисунке 2.4 может быть описана моделью в переменных состояния: (2.1) где - вектор состояния системы, - вектор входного сигнала с исполнительного механизма, - фактический (не доступный) выходной вектор системы; А, В, С - известные матрицы системы соответствующих размерностей. Когда происходит отказ компонента в системе (рисунок 2.5), динамическая модель системы может быть описана так: . Отказ компонента представляет случай, когда изменение некоторых условий в системе приводит к невыполнению динамических отношений, например, утечка в баке в системе двух баков. В некоторых случаях, отказ может быть выражен как изменение параметров системы.Для устранения недостатков традиционных методов наиболее очевидным вкладом в современные методы, основанные на моделях, является использование рассогласований, которые не зависят от режима работы системы, а реагируют только на отказы в характеристических свойствах. Основанные на математической модели многие инвариантные (неизменяемые) связи (динамические или статиче
План
Содержание
Введение
1. Обзор литературы и постановка задачи
2. Описание метода диагностики отказов
2.1. Основные понятия метода
2.2. Диагностика отказов, основанная на принципе аналитической избыточности
2.3. Основные принципы диагностики отказов, основанной на использовании моделей
2.3.1. Метод диагностики отказов, основанный на использовании моделей
2.3.2. Диагностика отказов при работе системы
2.3.3. Моделирование систем с отказами
2.3.4. Общая структура формирования рассогласования в диагностике отказов, основанной на моделях
2.3.5. Выявляемость отказов
2.3.6. Изолируемость отказов
2.3.6.1. Структурирование рассогласований
2.3.6.2. Фиксирование направления вектора рассогласования
2.3.6.3. Изоляция отказов датчиков и исполнительных механизмов
2.3.7 Техники формирования рассогласования
2.3.7.1. Методы, основанные на использовании наблюдателей
2.3.7.2. Методы, основанные на оценке параметров
2.3.8. Формирование рассогласований на основе наблюдателей состояния
2.3.9. Формирование рассогласований не чувствительных к ошибкам линеаризации и взомущениям
2.4. Наблюдатели при неизвестном входе
2.4.1. Проектирование наблюдателей при неизвестном входе
2.4.2. Схемы надежных выявления и изоляции отказов, основанные на наблюдателях при неизвестном входе
2.4.2.1. Схемы надежного выявления отказов, основанные на наблюдателях при неизвестном входе
Системы автоматического управления стали неотъемлемой частью технического оснащения современного производства, обеспечивая повышение качества продукции и улучшение экономических показателей производства. Системы управления становятся все более и более сложными, так же как и алгоритмы управления что, приводит к повышению требований к надежности и безопасности управления.
Эти задачи наиболее важны в системах с особыми требованиями к обеспечению безопасности, таких как ядерные реакторы, химические предприятия и воздушный транспорт. Для таких систем отказы могут привести человеческим смертям, катастрофическому загрязнению окружающей среды и значительному материальному ущербу. Поэтому, возрастает необходимость в наблюдении в режиме реального времени и диагностике отказов для увеличения надежности таких систем. Ранее выявление отказов позволяет предотвратить дальнейшее его развитие и, следовательно, возникновение более существенных повреждений, неполадок, последствия которых могут быть даже катастрофическими.
В данной работе диагностика отказов будет рассматриваться применительно к радиохимическому производству.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
