9. Системы технической диагностики

Автоматический поиск и локализация неисправностей (техни- ческая диагностика) относятся к автоконтролю, так как при этом устанавливается представление между состоянием объекта кон- троля и заданной нормой. Однако в рассмотренных ранее систе- мах автоконтроля устанавливался только факт работоспособного и неработоспособного состояний (параметры в норме или за гра- ницами нормы).

В системах технической диагностики ставится более сложная задача: не только установление факта работоспособности, но и нахождение местоположения отказа (локализациянеисправно- стей). Это достигается специальными методами и способами поиска неисправностей, реализующимися алгоритмами диагно- стики.

Восстановление отказавшей системы или устройства в резуль- тате нахождения места повреждений достигается в современной аппаратуре заменой отказавшего модуля работоспособным. Раз- деление на типовые модули упрощает поиск неисправностей и эксплуатацию аппаратуры.

Общее число возможных состояний объекта контроля при разделении его на N функциональных элементов для принятых условий поиска:

S= 2^N-l.

Определение такого большого числа состояний даже при N >7 связано с техническими трудностями. Поэтому ограничиваются предположением, что отказал только один из N функциональных элементов, т.е. ограничиваются одиночными отказами, число ко- торых:

1

S₀ C_N N .

Функциональные модели являются удобной формой пред- ставления объекта контроля для поиска неисправностей во мно- гих аналоговых и дискретных устройствах, за исключением, например, резервированных систем. В последнем случае исполь- зуется логическая модель объекта контроля, которая строится также на основе структурной схемы. Отличие заключается в том, что входные и выходные сигналы рассматриваются как логиче- скиепеременные, принимающие толькодва возможных значе- ния: 0 и 1.

Cостояния объекта контроля определяются путем формально- го применения алгебры логики.

Для поиска неисправностей применяются методы: последова- тельный, комбинационный и различные сочетания последова- тельно-комбинационного метода, в соответствии с которыми раз- рабатывается программа поиска.

Последовательный метод. Последовательный метод заклю- чается в таком построении процедуры поиска неисправностей, при котором информация о состоянии отдельных функциональ- ных элементов вводится и логически обрабатывается последова- тельно. Реализация метода заключается в основном в определе- нии очередности контроля выходных параметров функциональ- ных элементов. Программа поиска при этом может быть жесткой или гибкой.

По жесткой программе контроль выходных параметров функ- циональных элементов осуществляется в заранее определенной последовательности. В отличие от этого по гибкой программе содержание и порядок последующих проверок зависят от преды- дущих результатов. Такая программа требует более сложной ло- гической обработки результатов контроля и применяется в ком- плексе с более производительными ЭВМ.

Системы для автоматического поиска неисправностей от- носят к отдельному классу систем технической диагностики, т. е. они отличаются более сложной логической частью, реализующей способы поиска неисправностей. Включение датчиков и структу- ра системы технической диагностики в остальном существенно не отличаются от систем автоконтроля или от измерительных систем.

Рассмотрим способы поиска и локализации неисправностей. Прежде всего для автоматического поиска неисправностей си- стемы или устройства должны обладать следующими свойствами (условиями для поиска):

• могут находитьсятолько в двух взаимоисключающихраз- личных состояниях: работоспособном и неработоспособном (1 или0);

• могут бытьразделены на отдельные функциональные эле- менты, каждый из которых может одновременно находиться только в работоспособном или неработоспособном состоянии (1 или0).

В связи с неограниченным разнообразием подлежащих диа- гностике устройств задачи автоматического поиска неисправно- стей можно решить только путем составления их упрощенных моделей и разработки методов диагностики на модели. Наиболее часто устройства представляют в виде функциональной или функционально-логической модели. Функциональная модель объекта контроля может отличаться от структурной схемы выбо- ром функциональныхузлов и элементов.Так,при построении обычной структурной схемы исходят из закономерностей про- цессов, описывающих работу устройства. При построении функ- циональной модели для поиска неисправностей выбор функцио- нальных элементов (узлов) определяется точностью локализации неисправностей (например, с точностью до одногомодуля).

Функциональная модель строится при определенных предпо- ложениях, которые в основном сводятся к тому, что для каждого функционального элемента заданы номинальные значения вход- ных и выходных сигналов, их функциональная зависимость и способ контроля. Функциональный элемент считается неисправ- ным, если при его номинальных входных сигналах выходные сигналы отличаются от номинальных.

Комбинационный метод. Данный метод требует более слож- ной обработки, так как вначале вводятся все результаты контроля параметров, а затем они логическиобрабатываются.

Для реальных систем возможно большое разнообразие про- грамм поиска неисправностей, требуются большой объем ис- ходной информации о состоянии объектов контроля и сложная логическая обработка результатов контроля. Поэтому разрабо- таны приближенные способы построения оптимальных про- грамм поиска неисправностей. Эти программы в основном представляют собой многошаговый процесс поиска с выбором на каждом шаге лучшего варианта по экстремуму заданной функции предпочтения.

Перечислим некоторые распространенные способы построе- ния программ поиска неисправностей:

• способ последовательного функционального анализа;

• половинного разбиения;

• «время–вероятность»;

• с применением информационного контроля;

• построения программ методом ветвей и границ;

• построения программы поиска по иерархическому принципу;

• инженерный.

Способ последовательного функционального анализа был од- ним из первых способов построения программ поиска неисправ- ностей. Прежде всего при этом способе определяются основные

функции: генерирования сигналов на выходе устройства; приема и преобразования сигналов; отображения сигналов; управления; электропитания и др. Выполнение этих функций позволяет счи- тать, что и все устройство выполняет поставленные перед ним задачи.

Контроль работоспособности всего устройства зависит от контроля за выполнением всех перечисленных функций. Для это- го выбирают и контролируют параметры, от которых зависит вы- полнение основных функций. И если одна из перечисленных функций не выполняется по одному из контролируемых парамет- ров, возникает задача поиска неисправностей. При этом пара- метр, вышедший за границы допусков, рассматривается как функция других аргументов. Схему поиска неисправностей назы- вают деревом функций.