3. Надёжность и контроль восстанавливаемых систем

1. Алгоритмы диагностического контроля

В целях обеспечения высокой эффективности функционирования сложных систем на этапе эксплуатации предусматривается различные виды контроля. Одним из наиболее важных видов контроля является диагностический контроль, задача которого состоит в поиске дефектов, нарушающих исправность, работоспособность или правильность функционирования.

Основными характеристиками контроля являются:

- полнота контроля, характеризующая вероятность L_n обнаружения имеющегося в системе отказа

L_n=,

где Q_k – вероятность отказа за время t той части системы, состояние которой может быть определено на основании проверок;

Q – вероятность отказа системы за время t;

• глубина диагностики, характеризующая степень конкретизации места отказа.

При рассмотрении вопросов диагностирования обычно полагают, что поток отказов является простейшим и, в частности, обладает свойством ординарности. Таким образом, при локализации места неисправности принимается допущение, что в системе произошёл только один отказ. Ниже рассматривается информационный и время вероятностные алгоритмы диагностирования.

Информационный алгоритм поиска неисправности базируется на информационной оценке процесса диагностирования. При этом допускается, что:

• на вход каждого элемента можно подать проверочный сигнал;

• реакция элемента проявляется только на выходах объекта контроля;

• состояние элемента оценивается 1, если на его выходе допустимая реакция при подаче всех допустимых входных взаимодействий;

• состояние элемента оценивается 0, если на его выходе недопустимая реакция при подаче на вход допустимых (элемент неисправен), либо недопустимых воздействий;

• все состояния равновероятны.

Состояние объекта контроля, содержащего n элементов, представляется вектором (набором) состояний в каждом из которых полагается неисправным только один элемент. Тогда функциональную модель объекта (рис.3.1) можно представить в виде таблицы – набор возможных неисправных состояний, а строки – проверкисуть реакция соответствующего элемента на воздействие, которое формируется в случае нахождения объекта в состоянииS_i .

Рис.3.1

Таким образом, каждый столбец будет содержать совокупность всех проверок при одном состоянии объекта, а каждая строка – результат одной проверки для всей совокупности рассматриваемых состояний объекта. В п.3.2. рассмотрен соответствующий пример.

Алгоритм определения последовательности проверок:

1. Построение таблицы состояний.

2. Определение полной энтропии объекта контроля.

3. Определение информативности проверок.

4. Выбор проверки с максимальной информацией.

5. Ранжирование проверок.

6. Оценка информативности проверок с учётом уже проведённых.

7. Выбор очередной проверки с максимальной информацией.

8. Повторение пп. 5,6,7 до тех пор, пока энтропия после очередной проверки не станет равной нулю.

9. Определение последовательности проверок.

Таблица 3.1.

	S1(0,1,1,1,1)	S2(1,0,1,1,1)	S3(1,1,0,1,1)	S4(1,1,1,0,1)	S5(1,1,1,1,0)
	0	1	1	1	1
	0	0	1	0	1
	0	0	0	0	0
	1	1	1	0	1
	1	1	1	0	0

Время вероятностные способы диагностированияиспользуются в том случае, если известны значения интенсивностей отказов элементов и затраты времени на проверку каждого элемента. При этом могут быть предложены следующие принципы построения алгоритмов диагностирования:

а) по величине вероятности отказов элемента q_i;

б) по величине времени t_i, необходимого на проверку элемента i;

в) по величине отношения t_i/q_i.

Очевидно, если элементы имеют различное значение показателя q_i, то в первую очередь проверке при локализации места отказа должен подвергаться элемент с наибольшим значением показателя q (при равных значениях времени, необходимого для осуществления проверки).

В случае, когда q_i= const , в целях сокращения временных затрат на диагностирование проверки следует начинать с элемента, для которого t_i=min t_i .

Если же обе указанные характеристики (q_i и t_i) имеют различные значения для разных элементов, то представляется целесообразным для определения последовательности проверок воспользоваться соотношением t_i/q_i , так как чем больше q и меньше t, тем эффективнее поиск места неисправности. В этом случае первым проверяется элемент, для которого это отношение имеет наименьшее значение.

С учётом изложенного общий алгоритм определения последовательности проверок состоит в ранжировании проверок по убыванию величины q_i илиt_i/q_i, либо по возрастанию величины t_i, что , в конечном счёте, и определяет последовательность проверок.

Более подробно алгоритм приведен на примере решения задачи 3.2.2.