1.4. Алгоритмы контроля асоИиУ

Процесс контроля состоит из отельных частей (процедур), каждая из которых включает в себя подачу на объект тестового или рабочего воздействия и восприятие (прием) с объекта ответа (реакции) на воздействие. Будем называть такие части элементарными проверками, причем результатом элементарной проверки является значение ответа (реакции) объекта. Тогда формальное описание процесса контроля, т.е. алгоритм контроля объекта, представляет собой определённым образом установленный состав (перечень) элементарных проверок, последовательность (очерёдность) их выполнения и правила анализа полученных результатов.

В системах тестового контроля (рис. 1.3, б) воздействия на объект поступают от средств контроля. Поэтому как состав, так и последовательность подачи этих воздействий можно выбирать исходя из условий обеспечения эффективной организации процесса контроля. Более того, каждую очередную проверку в процессе контроля можно назначать в зависимости от результатов предыдущих.

Другими словами, следует различать два основных алгоритма тестового контроля: комбинационный и последовательный.

При использовании первого из них результат контроля формируется после выполнения заданного числа проверок, порядок осуществления которых безразличен. Для этого алгоритма характерны такие ситуации, когда не все результаты выполненных проверок необходимы для решения поставленной задачи контроля, т.е. ряд проверок может отказаться избыточным.

При использовании последовательного алгоритма контроля результат каждой проверки анализируется непосредственно после его получения, и если цель контроля еще не достигнута, то выполняется следующая по порядку проверка. Причем, порядок выполнения проверок может быть строго фиксированным (установленным до начала их проведения) или же зависеть от результатов предыдущих проверок. Поэтому последовательные алгоритмы контроля подразделяют на условные, в которых каждая последующая проверка назначается в зависимости от исхода предыдущей, и безусловные, в которых проверки выполняются в некотором фиксированном порядке.

Пример 1.1. Положим, что потеря работоспособности елочной гирлянды*, состоящей из 20 последовательно соединенных лампочек накаливания (ЛН) и подключенной к источнику с напряжением U, вызвана обрывом (перегоранием) нити накаливания одной из них (рис. 1.4).

Требуется локализовать отказавшую ЛН путем выполнения ряда поверок, для проведения которых мы располагаем простейшим испытательным прибором – пробником. (Пробник – это индикатор наличия напряжения, выполненный в виде отвертки с вмонтированным в его рукоятку светоизлучающим диодом, который излучает (светит) при контакте жала отвертки с точкой цепи, имеющей электрический потенциал, равный U).

Рис. 1.4. Схема локализации отказавшей ЛН

Решение поставленной задачи может быть выполнено различными способами (по различным алгоритмам). Наилучшим из них будем считать тот, для которого достижение цели контроля обеспечивается с помощью наименьшего числа поверок т.е., за минимальное время.

Один из них состоит в том, что последовательно проверяется целостность (наличие) нити накаливания у ЛН1 (контролируя пробником наличие напряжения между ЛН1 и ЛН2); при положительном исходе этой проверки проверяется целостность нити накаливания у ЛН2 и т.д. до выявления отказавшей ЛН.

В наихудшем случае при подобном способе локализации отказавшей ЛН потребуется выполнение 19 проверок (при отказе ЛН20).

________________

* Объектом контроля может быть не только елочная гирлянда, но и любая электрическая цепь последовательно соединенных элементов.

Очевидно, что приведенная выше организация процесса локализации отказавшей ЛН является реализацией алгоритма последовательного безусловного контроля.

Другой возможный способ локализации отказавшей ЛН основывается на последовательном делении на две части (два участка) сначала всей гирлянды (всей цепи), а затем и образованных частей (подобная процедура именуется дихотомией от греческих слов dicha – на две части и tome – сечение) и проверке целостности электрической цепи одной из них.

Для рассматриваемого примера выполнение первой проверки () предполагает деление гирлянды на два участка, содержащих ЛН1÷ЛН10 и ЛН11÷ЛН20 соответственно и контроль с помощью пробника целостности первого – ЛН1÷ЛН10 (рис. 1.4).

Вторая проверка () назначается в зависимости от результатов первой (). Если, например, проверкойустановлена целостность участка ЛН1÷ЛН10, то отказавшая ЛН находится на втором участке гирлянды – ЛН11÷ЛН20. Тогда для выполнения второй проверки () делят на две части второй участок, например так, как это показано на рис. 1.4 и проверяют целостность первой из них, т.е. ЛН11÷ЛН15.

Третья проверка () назначается в зависимости от результатов второй () и так далее до локализации отказавшей ЛН.

Последовательность проверок , необходимых и достаточных для локализации отказа в гирлянде, для случая когда отказавшей является ЛН17, приведена в табл. 1.1., а диаграмма, поясняющая процедуру последовательного деления электрической цепи на две части (дихотомии), изображена на рис. 1.5.

Таблица 1.1.

Проверка	Образуемые участки цепи	Проверяемый участок цепи	Результат поверки	Заключение
	ЛН1÷ЛН10 и ЛН11÷ЛН20	ЛН1÷ЛН10	+	Отказ на участке ЛН11÷20
	ЛН11÷ЛН15 и ЛН16÷ЛН20	ЛН11÷ЛН15	+	Отказ на участке ЛН16÷20
	ЛН16÷ЛН17 и ЛН18÷ЛН20	ЛН16÷ЛН17	–	Отказ на участке ЛН16÷17
	ЛН16 и ЛН17	ЛН16	+	Отказ ЛН17

Рис. 1.5. Диаграмма процедуры последовательного деления электрической

цепи на две части (дихотомии)

Нетрудно видеть, что реализация рассмотренного способа локализации отказавшего элемента осуществляется в соответствии с алгоритмом последовательного условного контроля.

В системах функционального контроля (рис. 1.3, а) воздействия, поступающие на объект, заданы его рабочим алгоритмом функционирования и поэтому не могут выбираться исходя из условий обеспечения эффективной организации процесса контроля.

Ответы (реакции) объекта на тестовые или на рабочие воздействия поступают на средства контроля (рис. 1.3) с целью их анализа и формирования результата контроля.

Для выполнения анализа результатов элементарных проверок средства контроля должны располагать определённой информацией о поведении работоспособного объекта, а также, возможно, о его поведении в неработоспособном состоянии. Аппаратуру средств контроля или некоторые другие средства хранения этой информации будем называть моделью объекта. В простейшем случае моделью объекта является эталонный, заведомо исправный объект и анализ результатов проверок сводится к простому сравнению реакций (ответов) контролируемого и эталонногообъектов (рис. 1.6). Если для всех воздействий(), подаваемых на объекты их реакцииy_iко и y_iэо совпадают, то делается заключение о работоспособности

Рис. 1.6. Схема контроля с применением эталонного объекта

контролируемого объекта. Если же хотя бы для одного из воздействий реакции объектов не совпадают, то делается заключение о неработоспособности контролируемого объекта.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под надежностью системы (или элемента, узла, устройства, подсистемы)?

2. Дайте определение безотказности системы.

3. Что понимают под работоспособным и неработоспособным состояниями системы?

4. Что понимают под отказом и сбоем системы?

5. Перечислите основные причины отказов и сбоев системы.

6. Что понимают под достоверностью функционирования системы?

7. Что представляет собой математическая модель наступления отказов, сбоев АСОИиУ?

8. Изобразите характеристику и поясните особенности каждого ее периода.

9. Дайте определение пуассоновского потока событий.

10. Перечислите основные свойства пуассоновского потока событий.

11. В чем суть ординарности пуассоновского потока событий?

12. Перечислите возможные последствия отказов и сбоев в АСОИиУ.

13. Какие ошибки в результатах преобразований называют «жесткими», а какие  – «мягкими»?

14. Перечислите функции, реализуемые системами контроля АСОИиУ.

15. Перечислите основные характеристики систем контроля АСОИиУ.

16. Чем отличается рабочий контроль от тестового?

17. Какие виды избыточностей применяют для проведения контроля АСОИиУ?

18. Приведите классификацию систем контроля АСОИиУ.

19. В чем отличие последовательного условного алгоритма контроля от безусловного?

20. В чем суть процедуры дихотомии и каковы ее возможные применения при решении задач контроля?

21. Что представляет собой простейшая модель объекта контроля?

Упражнения

№1. Устройство состоит из 10 однотипных узлов, каждый из которых характеризуется интенсивностью отказов . Определите среднее значение безотказной работы устройства, если возможные отказы узлов взаимно независимые.

№2. Среднее значение наработки на сбой некоторого устройства, состоящего из 125 однотипных элементов равно 40 час. Чему равна интенсивность сбоев одного элемента?

№3. В елочной гирлянде, состоящей из 35 последовательно соединенных лампочек накаливания (ЛН) и подключенной к цепи переменного тока с напряжением 220 В, перегорела нить накаливания одной из них.

Используя процедуру дихотомии гирлянды, определите минимальное число проверок, необходимых для локализации - ой отказавшей ЛН, если для проведения проверок вы располагаете пробником на 220 В, аравно вашему номеру в списке академической группы.

Результаты представьте в формах таблицы и диаграммы, аналогичных приведенным в Примере 1.1.