Исследование и разработка алгоритмов контроля и диагностики автоматизированных систем - Диссертация

Важное место в общей проблеме разработки высокоэффективных методов, алгоритмов и средств диагностирования непрерывных систем управления занимают задачи разработки методов поиска дефектов и построения и анализа диагностических моделей. Перспективным направлением здесь является использование структурных методов, которые делают акцент на структурных особенностях, общих для различных видов объектов диагностирования (ОД). Для адекватного описания проявления некоторых дефектов часто требуется изменять структуру динамической модели одного или нескольких блоков ОД, что может приводить к ошибкам диагностирования при решении задачи классификации технического состояния по диагностическим признакам в виде параметров модели неизменной структуры. В этом случае техническому состоянию каждого блока ОД ставится в соответствие величина одного диагностического признака и этап классификации технических состояний в параметрическом пространстве фиксированной размерности заменяется процедурой анализа значений диагностических признаков блоков. Структурный подход позволяет формализовать процессы построения диагностических моделей линейных и нелинейных ОД и их анализа с целью определения различимости возможных в системе дефектов, назначения необходимого количества и расположения контрольных точек для обеспечения требуемого уровня контролепригодности.Формализация процессов построения алгоритмов диагностирования некоторого объекта диагностирования (ОД) предполагает наличие формального описания его поведения в исправном и неисправном состояниях.Функциональная модель используется для решения диагностических задач в том случае, когда объект может быть расчленен на ряд функционально связанных между собой частей, имеющих самостоятельное конструктивное оформление [2-5]. Эти модели широко использовались для решения задач минимизации числа контрольных точек и построения оптимальных процедур поиска дефектов [4,6-9]. С функциональной моделью сходна логическая модель, для получения которой каждый блок функциональной модели заменяется несколькими блоками, каждый из которых имеет один выход и существенные для данного выхода входы [3,12,13]. Для поиска дефектов в этом случае используются алгоритмы двух основных типов: 1) параллельные - когда реакции ОД измеряются во всех точках и для оценки технического состояния используются таблицы функций неисправности (безусловные алгоритмы диагностирования); Действительно, появление недопустимой реакции на выходе любого одного такого блока приводит к появлению недопустимых реакций на выходах всех остальных блоков, входящих в контур обратной связи.Собственно моделью ОД является оператор А, структура и параметры которого определяют показатели качества работы объекта. При этом задачи проверки работоспособности и поиска дефектов решаются проверкой соответствия действительного оператора А заданному Д> [2]. Проверка работоспособности при использовании этого подхода обычно требует подачи на вход ОД специального тестового воздействия, то есть используются методы тестового технического диагностирования [32]. При проверке работоспособности в процессе функционирования САУ обычно используется метод, заключающийся в сравнении выходных сигналов САУ и эталонной модели, включенной параллельно объекту [17,24,28,33,34]. Если объект диагностирования обладает избыточностью [40], то устройство контроля значительно упрощается и представляет собой сумматор, на вход которого подаются сигналы от объекта, а выходной сигнал при правильном функционировании объекта будет являться константой.Она состоит в том, что методы диагностирования должны разрабатываться и применяться с учетом особенностей структуры, условий эксплуатации и требований, предъявляемых к автономности и точности САУ [44]. Поскольку точность автоматических систем определяется показателями качества переходного процесса, при диагностировании необходимо использовать динамические характеристики. Причем в процессе изменения технического состояния динамического элемента, как правило, изменяется несколько параметров, характеризующих его динамические свойства. Применение методов диагностирования, использующих параметры надежности, затруднено (особенно на этапе проектирования ОД) изза отсутствия достаточных статистических данных об отказах тех или иных элементов и особенно об элементах вновь создаваемых. Кроме того, часто отсутствуют априорные данные относительно характера влияния тех или иных дефектов на свойства системы в целом, причем даже при наличии статистических характеристик, используемых в системе элементов, не всегда оказывается возможным оценить надежность соединения и его влияние на свойства САУ (например, для системы с перекрещивающимися связями).Для количественного описания свойств линейных САУ в зависимости от постановки задачи используется те или иные взаимосвязанные их характеристики: весовая функция, передаточная функция, переходная характеристика, комплексный коэффициент передачи. Широкое распространение получили методы экспериментального Определения частотных

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Состояние вопроса по проблеме иагностирования непрерывных САУ и конкретизация задач исследования

1.1 Методы диагностирования САУ, основанные на использовании функциональных и логических диагностических моделей ОД

1.2 Методы диагностирования САУ, основанные на использовании аналитических диагностических моделей ОД

1.3 Анализ возможностей использования частотных характеристик для оценки технологического состояния САУ

1.4 Требования к диагностической модели и общие принципы ее построения

Глава 2. Требования к диагностической модели и общие принципы ее построения

2.1 Исходные предпосылки и основные допущения

2.2 Общие принципы построения ДМ

Глава 3. Анализ топологии объекта диагностировании

3.1 Алгоритм поиска путей в орграфе ОД

3.2 Алгоритм поиска контуров орграфа ОД

3.3 Определения касания контуров и путей в ДМ ОД

Глава 4. Определения множества контролируемых параметров

4.1 Формализация вычисления функций чувствительности амплитудных частотных характеристик ОД при ограничениях на топологию ОД

4.2 Формализация вычисления функций чувствительности частотных характеристик без ограничений на топологию ОД

Глава 5. Программная реализация алгоритмов диагностирования

5.1 Эксперементальные исследования алгоритмов диагностирования

5.2 Результаты исследования алгоритмов диагностирования во временной области

Заключения

Список использованной литературы