Что такое диагностическая модель объекта
Общие сведения о диагностических моделях объектов
С целью использования математических методов анализа и оптимизации процесса получения информации о состоянии объекта и сокращения затрат на получение этой информации на этапе проектирования строится диагностическая модель объекта.
По методам представления взаимосвязей между состоянием объекта, его элементами и параметрами диагностические модели подразделяются на непрерывные, дискретные и гибридные.
Дискретные модели определяют состояние объектов для последовательности дискретных значений времени, как правило, без учета характера протекающих в промежутках процессов; эти модели представляются конечно-разностными уравнениями или конечными автоматами и используются для описания цифровых и импульсных устройств.
Гибридные модели описывают объекты, в состав которых входят как блоки непрерывного действия (аналоговые устройства), так и блоки преобразования дискретной информации (дискретные устройства).
По способам задания диагностические модели подразделяются на следующие группы:
· аналитические, выраженные явной математической зависимостью диагностических параметров от внутренних характеристик и параметров объекта;
· функциональные, представленные графическим или графоаналитическим описанием объекта посредством функционально связанных блоков или типовых элементов;
· логические, описанные логическими выражениями, например, средствами булевой алгебры, поведения и условий функционирования объектов, составленные с учетом входных воздействий и возможных вариантов состояний объекта;
· информационные, в которых состояние или процессы в объекте определяются методами теории информации.
Наибольшее распространение на практике получили аналитические, функциональные и логические модели объектов диагностирования.
II. Диагностические модели технических объектов
Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Она изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритм принятия решения.
Целью технической диагностики является повышение надежности, безопасности и ресурса технических систем [3, с. 20].
Сущность диагностики машин состоит в разработке и практической реализации алгоритмов оценки параметров технического состояния объекта диагностирования без его разборки в рабочих условиях по контролируемым параметрам.
Технические системы состоят из большого числа взаимодействующих элементов, относительное перемещение которых порождает колебательные процессы, усиливающиеся или изменяющиеся при появлении дефектов.
В процессе превращения энергии источника в работу генерируются переменные силы, возбуждающие колебания. Эти колебания воспринимаются датчиками, и по ним делается заключение о состоянии механизма.
К задачам технической диагностики относятся, например, задачи связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности его профилактических проверок и ремонтов. Эти задачи решаются путем определения возможных или вероятных эволюций состояния объекта, начинающихся в настоящий момент времени. Решение задач прогнозирования весьма важно, в частности, для организации технического обслуживания по состоянию (вместо обслуживания по срокам и по ресурсу).
Объект диагностирования (ОД) в технической диагностике – это такой технический объект, относительно которого решается определенная диагностическая задача.
В общем случае, диагностическая задача – это задача по установлению степени соответствия технического объекта предъявляемым к нему требованиям.
Принято различать две основные задачи: прямая диагностическая задача или задача контроля технического состояния и обратная диагностическая задача или задача поиска дефектов.
Исходя из этого, общее определение диагностической модели сформулируем в следующем виде.
Диагностическая модель – это любое знание, используемое в процессе решения диагностической задачи и представленное в определенной форме [3, с. 20].
Спектр форм диагностических моделей широк – от образов дефектов и их признаков в сознании отдельного специалиста-практика по обслуживанию и ремонту ОД до математических конструкций, реализованных в формальных диагностических программах.
Отметим, что прямая и обратная задачи являются по существу выражением в технической диагностике двух фундаментальных подходов теории систем.
Задача контроля есть выражение функционального подхода; задача поиска дефектов – выражение структурного подхода. Традиционно, используя готовый математический аппарат, для решения первой задачи применяют абстрактные модели (дифференциальное уравнение заданного порядка, аналитическое выражение логической функции, абстрактный конечный автомат), а для решения второй – структурные модели (структурные, комбинационные, последовательностные схемы).
Выбор диагностического сигнала должен проводиться таким образом, чтобы он был достаточно информативен для оценки вектора r, его изменений.
Сложность вибрационных процессов, вызванных работой технического объекта и его элементов, различие физических моделей и методов их математического описания на различных участках частотного диапазона послужили основанием для разбивки его на три поддиапазона: [2, с. 20]:
— диапазон низких частот (от 0 до 200-300 Гц);
— диапазон средних частот (от 200-300 Гц до 1-2 кГц);
— диапазон высоких частот (от 1-2 к Гц до 10-20 кГц).
При рассмотрении диагностических моделей целесообразно, на наш взгляд, ввести еще один поддиапазон: диапазон сверхвысоких частот (от 10-20 кГц до 100-200 кГц).
Полезность такого деления объясняется тем, что каждому диапазону свойственны свои возмущающие силы, своя физическая модель объекта как колебательной системы и своя диагностическая модель.
Низкочастотная вибрация носит преимущественно гармонический характер, так как одной из характерных причин ее является неуравновешенность вращающихся масс. Наиболее вероятными причинами низкочастотных колебаний являются: неуравновешенность, гарушение соосности валов; нарушение геометрии узлов; периодические силы, создаваемые рабочим процессом.
Динамическая модель механизма в области низкочастотных колебаний представляет собой комбинацию сосредоточенных масс, связанных с упругими безынерционными элементами. Силы в этих моделях обычно носят детерминированный характер. Весь объект рассматривается как единая упругая система, исследование которой производится методами прикладной теории колебаний.
Колебания среднечастотного диапазона обусловлены:
— высшими гармониками сил неуравновешенности элементов, обусловленных наличием нелинейных элементов в системе;
— нарушением геометрии кинематических пар;
— динамическим взаимодействием элементов машины между собой и с окружающей средой.
Каждая диагностическая модель имеет свои особенности.
Диагностический эксперимент или процесс диагностирования состоит из отдельных испытаний, которые принято называть элементарными проверками (ЭП).
Элементарная проверка есть акт однократной оценки определенного ДП. Оценка ДП производится в заранее фиксированных местах ОД, их принято называть контрольными точками (КТ). Часто ЭП называют пару, первая компонента которой – это определенное воздействие на ОД, а вторая – реакция ОД на это воздействие.
Ясно, что ОД, находящийся в разных технических состояниях (ТС), может выдавать разные реакции в одной и той же ЭП. При таком узком понимании ЭП можно различать три их вида.
Таким образом, всякий процесс диагностирования включает последовательности ЭП при известных условиях и заданном наборе КТ.
В рамках структурного подхода понятие ЭП применяют также к отдельным частям ОД или их совокупностям. В этом случае, предполагается доступность входов и выходов этих частей. Какова мощность множества возможных ЭП (ВМП).
Термин диагностическая модель можно понимать в широком и в узком смыслах. В первом случае это понятие включает в себя в достаточном объеме все три вида перечисленных выше знаний. Назовем такую диагностическую модель полной.
Автору не известны научные работы, в которых бы формально описывалась полная диагностическая модель. Хотя в практике диагностирования использование полных неформальных диагностических моделей – это норма. Пример этому дают инструкции по техническому обслуживанию ремонту сложных технических систем. В них обязательно есть раздел «возможные неисправности и методы их устранения», в котором, как правило, приводится таблица с перечнем дефектов, их диагностических показателей и методов их устранения.
В этой таблице сконцентрированы все три вида диагностических знаний. Кроме того, в инструкциях обычно точно сказано, с чего следует начать осмотр. Если обнаруживаются те или иные особенности функционирования ОД, то в инструкции сказано, какие дополнительные наблюдения или измерения необходимо сделать, какие профилактические мероприятия надо провести, или, наконец, указывается действие, устраняющее дефекты.
Другими словами, описываются алгоритмы диагностирования и ремонта. В результате субъект диагностической деятельности, реализующий указания инструкции, может и не знать, какова причина неисправности. Инструкция составляется обычно группой квалифицированных специалистов с учетом опыта эксплуатации таких же или подобных систем [3, с. 24].
Всякая диагностическая модель, формализующая процесс поиска, нужна для двух применений: для построения алгоритмов диагностирования и для построения эталонной модели.
При автоматизации процессов диагностирования алгоритм поиска дефектов служит основой для синтеза технических средств диагностирования, а эталонная модель является носителем исправного или технической неисправности в этих средствах.
Почему теоретическая диагностика до сих пор не имеет полных диагностических моделей? По-моему, одна из причин следующая. Взять готовый математический аппарат и применить его к ограниченной этим аппаратом диагностической задаче – такова сегодня традиция в теории диагностирования.
С другой стороны все три вида диагностических знаний не формализуются адекватно в рамках любого из существующих математических аппаратов.
Подобная ситуация имеет место и в других областях науки и практики [3, с. 25].
Альтернатива установившейся традиции – это сочетание формальных и неформальных методов анализа в рамках целостного единого процесса исследования. Реализация такого подхода возможна в развитии теории диагностических экспертных систем.
Модель, не содержащую в достаточном объеме, хотя бы один из видов диагностических знаний, будем называть частной диагностической моделью.
Приведем несколько примеров частных диагностических моделей.
Если перечислены идентификаторы возможных дефектов, допускается существование способа оценки вектора ДП, определены необходимые априорные вероятности, то для поиска может быть использована схема Байеса, согласно которой по наибольшему значению апостериорной вероятности принимается решение о текущем одиночном дефекте.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что диагностические модели являются определенной разновидностью структурных математических моделей для решения сугубо прикладных, диагностических задач.
Диагностические модели объектов
Для формализации процесса диагностирования необходимо разработать модель объекта диагностирования, которая предполагает разбиение ОД на отдельные элементы, функционально связанные между собой.
Под диагностической моделью понимается другой объект, способный замещать реальный объект при исследовании и позволяющий получить информацию, необходимую для осуществления технического диагностирования.
В качестве модели РЭО как объекта диагностики чаще всего используется функциональная модель, которая наиболее полно отражает логику взаимодействия частей системы. Она может быть построена на основе принципиальной или структурной схемы объекта, а может существенно отличаться от нее тем, что при ее построении разбиение объекта на отдельные элементы должно определяться требуемой точностью локализации неисправностей. Функциональная модель для диагностирования системы может быть построена также на основе формализованного представления текстовых документов с использованием условных знаков. Для разработки алгоритмов и программ диагностирования и изучения объектов диагностирования, а также для разработки средств диагностирования и исследования эффективности систем диагностирования широко применяется математическое моделирование. Оно используется и в тех случаях, когда по каким-либо причинам не представляется возможным исследовать требуемые характеристики реального объекта.
Математической моделью ОД называется формальное описание объекта и его поведения в различном техническом состоянии. Процесс создания математической модели сложного объекта можно разбить на следующие этапы:
1) составление содержательного описания объекта;
2) построение формализованной схемы;
3) преобразование формализованной схемы в математическую модель.
Неявная модель объекта диагностирования предполагает наличие только одного описания исправного объекта и правил получения моделей для любой неисправности.
Явная модель содержит наряду с описанием исправного объекта описание каждой его неисправной модификации. Такая математическая модель объекта диагностирования может строиться в виде элементарных проверок объекта и их результатов. Элементарная проверка представляет собой отдельную часть процесса диагностирования, которая характеризуется подаваемым на объект тестовым или рабочим воздействием и снимаемым с объекта ответом. Результат R элементарной проверки в общем случае можно представить в виде:
Таблица функций неисправности представляет собой наглядную универсальную математическую модель объекта диагностирования, которую целесообразно использовать при классификации основных принципов и процедур построения алгоритмов технического диагностирования РЭО и СА.
При построении математических моделей объекты диагностирования РЭО и СА разделяют на объекты непрерывного действия (непрерывные объекты), параметры которых рассматриваются как непрерывно изменяющиеся во времени, и объекты дискретного действия (дискретные объекты), значения параметров которых задаются на конечных множествах, время отсчитывается дискретно.
Примерами объектов непрерывного действия являются электрические цепи с резисторами, аналоговые системы автоматического регулирования, операционные усилители с отрицательными обратными связями, электродвигатели.
В отличие от объектов непрерывного действия, у объектов дискретного действия входные и выходные координаты зависят не только от технического состояния, но и от положения отдельных элементов. К объектам дискретного действия относятся электрические цепи с контактными коммутирующими устройствами, системы логического управления. Системы, содержащие объекты непрерывного и дискретного действия, относятся к гибридным объектам. Характерным примером гибридного объекта является аналого-цифровой преобразователь сигналов.
Модели объектов диагностирования
Описание может быть представлено в аналитической, табличной, векторной, графической и других формах.
В качестве диагностических моделей можно рассматривать дифференциальные уравнения, логические соотношения, диаграммы прохождения сигналов и др.
По методам представления взаимосвязей между техническим состоянием объекта, его элементами и параметрами диагностические модели подразделяют на виды:
Выбор вида диагностической модели объекта зависит от ряда факторов:
— типа комплектующих элементов;
Различают явные и неявные диагностические модели.
Явные диагностические модели содержат описание исправного объекта и описание каждой из его неисправных модификаций. Данные модели в основном используют для простых объектов.
Неявная диагностическая модель предполагает наличие:
— описания, например, исправного объекта;
— правил получения (по заданному описанию исправного объекта и по моделям дефектов) описаний всех неисправных модификаций объектов.
Различают функциональные и структурные диагностические модели.
Функциональные диагностические модели отражают только выполняемые объектом (исправным или неисправным) функции, определенные относительно рабочих входов и выходов объекта.
Структурные диагностические модели содержат также информацию о внутренней организации объекта, т.е. о его строении.
Функциональные модели требуются для проверки работоспособности или правильности функционирования объекта. Структурные модели требуются для проверки неисправности (в общем случае) и поиска дефектов с глубиной большей, чем объект в целом, т.е. когда необходимо установить принадлежность дефекта какому-либо элементу объекта.
Различают детерминированные и вероятностные диагностические модели. Вероятностные модели требуются при невозможности детерминиро-ванно описать поведение объекта.
Диагностические модели необходимы:
— для построения алгоритмов диагностирования;
— для анализа алгоритмов диагностирования на полноту обнаружения и глубину поиска дефектов;
— для построения диагностических словарей.
Тестовый контроль
В отличие от программно-логического тестовый контроль не может быть использован для проверки состояния устройств в процессе выполнения ими основной задачи.
Кроме рассмотренных программ вводится программа расчета по математическим моделям контролируемого свойства вещества или параметры состава и программа коррекции вычисленных значений, связывающая измеряемые параметры с нормированными значениями параметров через заданную погрешность измерения, В блоке 04 в ячейки памяти вводятся нормирующие множители Koj для нормирования измеряемых величин. Перед началом измерений осуществляется тестовый контроль ( блок 05) программы измерения и режимов управления прибора. Для этого в блоке 05 вводятся контрольные ( реперные) точки и результаты вычисления сравниваются с наперед заданными ( рассчитываемыми в процессе отладки программного обеспечения аналитического прибора) результатами по всему диапазону измерения. Число реперных точек по диапазону зависит от сложности и адекватности математических моделей физическому процессу. Последовательность блоков подпрограмм в программе может быть произвольная, но чаще встречается следующая последовательность: контроль-измерение, вычисление-коррекция-управление-визуальный контроль.
. Средства контроля электрооборудования
К средствам контроля электрооборудования, помимо КИА общего применения, относится аппаратура контроля технического состояния источников электроэнергии и их систем управления, коммутационной аппаратуры, электромеханизмов, электрических систем управления различными бортовыми механизмами, противопожарным оборудованием, электрическими системами управления авиадвигателями и др. Ниже рассматриваются принципы устройства и работы только некоторых типичных средств контроля.
В лабораторных условиях бортовые электромашинные источники электроэнергии контролируются на специальных стационарных стендах, основой которых являются достаточно мощные электроприводы генераторов, средства нагрузки генераторов, коммутационная и измеритель
ная аппаратура. На стенде могут быть получены внешние и регулировочные характеристики генераторов при различных частотах их вращения и заданных cos ф нагрузки (для генераторов переменного тока). Контролируются также сопротивления обмоток и изоляции обмоток машины.
Пульт проверки угольных регуляторов напряжения ППУР-42. Этот пульт используется для проверки и настройки угольных регуляторов напряжения отдельно от генераторов. Функциональная схема установки соответствует рис. 11.2, б. В качестве приближенной модели генератора здесь используется магнитный усилитель. На упрощенной электрической схеме установки (рис. 11.3) пунктирной линией обведены элементы регулятора напряжения.
обеспечивает контроль цепей проводов бортовой питательной сети на отсутствие в них обрывов. Функциональная схема установки соответствует рис. 11.2, г. Упрощенная электрическая схема представлена на рис. 11.5. Здесь напряжение 27 В постоянного тока в транзисторно-трансформаторном преобразователе ПН повышается до 140 В, которым питаются 12 тиратронов и столько же делителей напряжения. К управляющему электроду каждого тиратрона подключен один конец вторичной обмотки импульсного трансформатора <ИТ), а второй— к выходу делителя напряжения. Первичной обмоткой ИТ служит контролируемый провод. Всего к прибору ПКС-1М может одновременно подключаться до 12 датчиков сигналов ИТ, которые установлены на борту ВС.
В исходном положении тиратроны не горят. С помощью переключателя выбирается контролируемый провод бортовой сети. При включении достаточно мощной нагрузки по контролируемому проводу пройдет импульс тока, ЭДС датчика ИТ складывается с напряжением делителя напряжения R1 и R2, в результате чего тиратрон / зажигается. Если тиратрон не загорелся, то это свидетельствует об обрыве в цепи провода.
С помощью специального переключателя установки и миллиамперметра контролируется исправность
вторичных обмоток каждого датчика ИТ. В режиме «Самоконтроль» контролируется исправность тиратронов и делителей напряжения. Недостаток схемы — необходимость в установке большого числа импульсных трансформаторов с выводам их на один контрольный штепсельный разъем.
Измеритель переходных сопротивлений в сети ИПС-2. Он обеспечивает измерение сопротивлений в пределах 10—5000 мкОм и падений напряжения на переходных сопротивлениях контактов от 10 до 1000 мВ в цепях постоянного и переменного токов.
диагностическая модель
3.7.16 диагностическая модель : Формализированное описание объекта, необходимое для решения задачи технического диагностирования.
Смотреть что такое «диагностическая модель» в других словарях:
диагностическая модель — Формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. Примечание Описание может быть представлено в аналитической, табличной, векторной, графической и других формах. В качестве диагностических моделей могут… … Справочник технического переводчика
СТО Газпром 2-2.3-141-2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения — Терминология СТО Газпром 2 2.3 141 2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения: 3.1.31 абонент энергоснабжающей организации : Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
диагностическое обеспечение — Комплекс взаимоувязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта. Диагностическое обеспечение объекта включает правила, методы, алгоритмы и средства… … Справочник технического переводчика
система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Анализ временных рядов (time-series analysis) — А. в. р. наз. статистический анализ данных, собранных в ходе наблюдений за единичным объектом (напр., отдельным человеком, семьей или городом), производимых последовательно во времени, либо через определенные интервалы, либо непрерывно. Как и… … Психологическая энциклопедия
ТУБЕРКУЛЕЗ — ТУБЕРКУЛЕЗ. Содержание: I. Исторический очерк. 9 II. Возбудитель туберкулеза. 18 III. Патологическая анатомия. 34 IV. Статистика. 55 V. Социальное значение туберкулеза. 63 VІ.… … Большая медицинская энциклопедия
Шизофрения — У этого термина существуют и другие значения, см. Шизофрения (значения). Эта статья о психотическом расстройстве (или группе расстройств). О его стёртых формах см. шизотипическое расстройство; о расстройстве личности… … Википедия
Toyota Crown Majesta — Эта статья или раздел носит ярко выраженный рекламный характер. Это не соответствует правилам Википедии. Вы можете помочь проекту, исправив текст согласно стилистическим рекомендациям Википедии … Википедия
Шизофреник — Шизофрения Эйген Блейлер (1857–1939) впервые использовал термин «шизофрения» в 1908 г. МКБ 10 F20. МКБ 9 … Википедия
Игнатьев, Вячеслав Анатольевич — Вячеслав Анатольевич Игнатьев Дата рождения: 28 марта 1954(1954 03 28) (58 лет) Место рождения: Ленинград, СССР Страна … Википедия