|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Введение Предмет и задачи курса, особенности его изучения. Связь содержания курса с общими задачами подготовки специалистов по радиоэлектронике, эффективности эксплуатации судового радиооборудования. Причины возникновения проблемы надежности РЭО. Роль технической диагностики в повышении надежности РЭО. Методические рекомендации Студент должен получить правильное представление о роли данного курса в профессиональной подготовке специалиста, уяснить связь между надёжностью и диагностикой, повышением эффективности использования радиоэлектронного оборудования и задачами его эксплуатации. Эффективность любой технической системы, т.е. степень её приспособленности к выполнению поставленных задач, характеризуется в первую очередь её техническими параметрами и надёжностью. Появление сложных радиоэлектронных систем привело к тому, что надёжность этих систем стала определяющим фактором обеспечения их эффективности. Существенное влияние на надёжность радиооборудование в процессе их эксплуатации оказывают факторы субъективного характера: организация технического обслуживания, сбора и обработки статистических данных о надёжности, соблюдение правил технической эксплуатации РЭО, квалификация обслуживающего персонала. Значительным резервом повышения надёжности, и в первую очередь ремонтопригодности РЭО, является дальнейшая разработка методов и средств диагностирования систем, подготовка обслуживающего персонала по вопросам поиска и устранения неисправностей. Следует уяснить, что техническая диагностика является важным средством обеспечения надёжности технических систем. Литература: [1],Введение; [10],Введение, §§1.1;1.2.
Вопросы для самопроверки Назовите основные условия обеспечения эффективности РЭО Перечислите основные свойства РЭО, определяющие возможность применения его для целей радиотехнического обеспечения судна, и технико-экономические свойства. Как оценить эффективность РЭО? На какие показатели надежности, и на каких стадиях жизненного цикла РЭО оказывает влияние техническая диагностика? Назовите основные причины возникновения проблемы надежности РЭО. НАДЕЖНОСТЬ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
КР заключаются в построении диагностических моделей РЭО, их анализе и построении алгоритмов поиска дефектов различными методами, в разработке функциональной и принципиальной схем устройства автоматического поиска неисправностей в непрерывных объектах. Целевая установка
Проектирование различных объектов, в том числе и радиоэлектронного оборудования (РЭО), в большинстве случаев ведется без учета вопросов их диагностирования в процессе эксплуатации, несмотря на требования государственных стандартов по приспособленности объектов к диагностированию и диагностическому обеспечению (ГОСТ 26656-85. Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 24 с.). При восстановлении РЭО наибольшее время тратится на поиск дефектов, что существенно снижает его надежность. Формализация и автоматизация процессов поиска дефектов позволяет резко сократить эти затраты и тем рмым существенно улучшить такой важный показатель надежности, как коэффициент готовности РЭО, а также другие показатели технического обслуживания и ремонта. Для специалистов, работающих в области эксплуатации РЭО, необходимо уметь строить минимизированную таблицу функций неисправностей (МТФН) РЭО как универсальную модель состояний объекта диагностирования, правильно определять место отказа в системе и строить рациональные алгоритмы поиска одиночных и кратных дефектов, приводящих к отказу РЭО, и, таким образом, сократить время и стоимость восстановления РЭО. Выбор того или иного метода диагностирования зависит от структуры объекта диагностирования (ОД). В общем случае ОД имеют последовательные, параллельные и встречно-параллельные связи между элементами и роцепами элементов, конвергирующие к одному выходу и дивергирующие структуры. При этом одна часть диагностических параметров может быть выведена на экран или информационную панель и поэтому не требует значительных затрат времени на их проверку, а другая их часть – скрыта от оператора. В этом случае наиболее рациональным является использование сочетаний комбинационного и последовательного методов. Построенный таким образом алгоритм может существенно сократить количество контрольных точек и среднее количество проверок при поиске дефекта, сократить время поиска и повысить эксплуатационную надежность оборудования. Логическим продолжением сокращения времени на поиск отказавшего элемента является автоматизация поиска. Современные устройства автоматического поиска неисправностей выдают информацию о состоянии объекта диагностирования в виде кодовой комбинации (цифрового кода). При этом возникают “тупиковые” ситуации, когда появляются ложные коды или коды, несуществующие в таблице неисправностей. Неправильное определение технического состояния объекта и заказ дорогостоящего оборудования приводит к неоправданным временным и денежным затратам. Для выработки правильного решения в таких ситуациях (при появлении ошибки технических средств диагностирования 1-го рода и 2-го рода) необходимо знать принципы построения средств технического диагностирования и природу образования таких кодов, уметь определять минимальные частные наборы диагностических параметров (ДП), позволяющие выделить отказавший элемент. При этом целесообразно использовать не все входы и выходы элементов системы, а только те, которые вошли в МТФН. Для систем, имеющих параллельные и перекрестные связи, разветвленные выходы, решение этой задачи требует знание определенной методики. Эта же методика может быть использована в роцесссе эксплуатации РЭО для проверки работоспособности конкретного функционального блока в том случае, когда непосредственное измерение его входных и выходных параметров затруднено или невозможно. Целью выполнения контрольной работы являются: приобретение навыков составления таблиц неисправностей, оптимизированных условных алгоритмов поиска неисправности (дефекта) в РЭО, количественная оценка и выбор рационального алгоритма контроля и поиска неисправностей в РЭО с учетом его структуры, приобретение навыков определения минимальных частных наборов диагностических параметров для проверки работоспособности отдельных элементов РЭО по минимальному количеству диагностических параметров, усвоение принципов построения средств технического диагностирования.
Задание к контрольной работе
По заданной функциональной схеме составить уравнения функциональных связей и минимизированную таблицу функций неисправностей (МТФН), обеспечивающую поиск дефекта с точностью до функционального блока. Определить минимальную совокупность диагностических параметров для проверки работоспособности системы. Пояснить методику выбора этой совокупности по МТФН. Выполнить анализ МТФН. Пояснить последовательность поиска дефекта комбинационным методом. Привести 2-3 примера кратных дефектов, при которых образуются: - коды, совпадающие с кодом одного из дефектов; - несуществующие коды; Выявить возможность появления всех ложных кодов. Пояснить действия оператора при поиске кратных дефектов, образующих эти коды. 4. Составить условный алгоритм поиска дефекта на основе информационного подхода. Провести количественную оценку составленного алгоритма. 5. Составить алгоритм поиска дефекта путем сочетания комбинационного (по выходным параметрам) и последовательного (по внутренним параметрам) методов с точностью до функционального блока. Определить коэффициент безразборной диагностики. Сравнить полученный алгоритм с условным алгоритмом (п.4). 6. Определить минимальные частные наборы диагностических параметров для проверки работоспособности отдельных функциональных элементов системы и составить функциональную логическую схему устройства автоматического контроля и поиска неисправностей, обеспечивающего индикацию работоспособного состояния системы и неисправных состояний, обобщенную сигнализацию и квитирование (снятие) звукового сигнала, проверку сигнализации. 7. Выбрать элементную базу, разработать принципиальную схему устройства автоматического контроля состояния системы и поиска неисправностей. Дать краткое описание принципа работы устройства.
МЕТОДЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Процесс выполнения данной контрольной работы включает следующие операции: - построение функционально-структурной схемы системы; - составление уравнений функциональных связей выходных параметров элементов с элементами схемы; - построение таблицы функций неисправности (ТФН) и минимизированной ТФН (МТФН); - анализ МТФН с целью выявления совпадающих, несуществующих и ложных кодов при появлении в системе кратных дефектов; - построение условного алгоритма поиска дефектов методом групповых проверок путем транспонирования матрицы одиночных дефектов (МТФН); - представление алгоритма поиска неисправностей в виде дерева логических возможностей (ДЛВ); - построение алгоритма поиска неисправности путем сочетания комбинационного и последовательного методов; - определение показателей диагностирования: среднего количества проверок на одну неисправность при использовании алгоритмов, построенных различными методами; определения коэффициента безразборной диагностики; - определение минимальных частных наборов диагностических параметров для проверки работоспособности каждого функционального элемента системы, составление уравнений переключательных функций для элементов, находящихся в неработоспособном состоянии; - построение нестандартного минимизированного дешифратора технического состояния системы; - разработка функциональной и принципиальной схем устройства автоматического поиска неисправности, обеспечивающего световую и звуковую обобщенную сигнализации, расшифровывающую световую сигнализацию, указывающую на неисправный элемент схемы, запоминание неисправного состояния до его устранения, отключение звуковой сигнализации и проверку работоспособности сигнальных элементов. Пример построения и анализа ТФН, МТФН и алгоритмов диагностирования имеется в [8]и в приложении настоящих методических указаний. Варианты заданий по работе приведены в табл. 1. Выбор варианта задания производится по двум последним цифрам шифра (номера зачетной книжки). В каждой клетке таблицы дан номер рисунка, на котором изображена функциональная схема объект диагностирования, во второй строке таблицы даны дополнительные связи (вход - выход) между функциональными блоками, которые необходимо предварительно ввести в схему перед выполнением контрольной работы. Например, для шифра Р- 03039 (вариант задания 39) по таблице 1 следует выбрать рис.8 (верхняя строка в клетке таблицы), предварительно соединив выход блока А11с блоком А10. Элементная база устройства АПН выбирается по таблице 2. При этом, если номер (№), состоящий из двух последних цифр, больше 36, но меньше 72, то номер варианта определяется как разность (№ - 36), а если №> 72, то номер варианта определяется как разность (№ - 72). Перед выполнением заданий следует повторить соответствующие темы учебной программы, а также разделы дисциплины «Основы электроники и микроэлектроники» в части реализации логических функций, внимательно ознакомиться с примерами составления минимизированной таблицы функций неисправностей, построения условного алгоритма поиска неисправностей по [8], приведенными в настоящих методических указаниях примерами составления алгоритма поиска дефекта путем сочетания комбинационного и последовательного методов, определения минимальных частных наборов диагностических параметров для разработки устройства автоматического поиска неисправностей. Графическое оформление алгоритма поиска неисправностей следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 19.003-80. Условный алгоритм поиска дефекта должен быть выполнен в виде граф-схемы, начальной вершиной которой является внешний признак отказа системы, а конечные дуги указывают на отказавший элемент. Количественную оценку составленного алгоритма следует проводить по дереву логических возможностей, построенному по граф-схеме алгоритма. Составление алгоритма поиска дефекта путем сочетания методов следует начать с проверки выходных параметров системы, обозначив ее на схеме символом “Процесс” (исполнительным оператором). Все возможные результаты этой проверки должны разбить множество состояний системы на подмножества (группы, в которых содержится неисправный элемент). Для локализации неисправностей строятся условные алгоритмы для каждого из возможных (вероятных) результатов проверки выходов системы. Проверки внутренних параметров следует обозначать символом "Решение" (условный оператор). Из исполнительного оператора (вероятностный процесс) выходят несколько дуг, каждая из которых должна быть обозначена кодом комбинации выходных параметров системы. Каждый условный оператор имеет две выходные дуги, отмеченные символом “1”, если ДП находится в пределах допуска, и символом “0”, если ДП выходит за пределы допуска (отрицательный результат проверки). Для удобства пользования алгоритмом поиска дефекта рекомендуется дуги, обозначенные символом “1”, располагать на граф-схеме справа, а символом “0” - слева. При выполнении количественной оценки общего алгоритма поиска дефекта с использованием сочетания методов следует учитывать, что время, затрачиваемое на проверку всех выходных параметров системы соизмеримо со временем проверки одного внутреннего параметра. Поэтому при подсчете количества ветвей дерева логических возможностей и общего количества проверок в алгоритме проверку всех выходных параметров следует принимать за одну проверку. Коэффициент безразборной диагностики характеризует приспособленность объекта к диагностированию и определяется по ГОСТ 26656 -85.
где Nвых – количество различимых состояний с помощью выходных параметров, Nобщ – общее количество рассматриваемых состояний, включая исправное состояние Nобщ = ∑Ni +1. При этом принимается, что для диагностирования системы проверка внутренних параметров требует выполнения демонтажно-монтажных работ. Минимальные частные наборы ДП для построения функциональной схемы устройства автоматического поиска неисправного элемента следует определять по методике, приведенной в приложении к данным методическим указаниям.
Таблица 1- Варианты заданий на контрольную работу
Рисунок 1
Рисунок 2
При использовании сочетаний комбинационного и последовательного методов следует учесть, что время проверок выходных параметров значительно меньше времени проверок внутренних параметров. Поэтому комбинационный метод лучше использовать для определения группы элементов, в которой имеется дефект, а последовательный метод – для локализации места отказа с точностью до блока или структурной единицы (СЕ). Разработка автоматического поиска неисправности (АПН) базируется на знании алгебры логики, микросхемотехники и умении работать со справочной литературой по электронике. Устройство АПН может быть разработано с использованием различной элементной базы, выбор которой указан в таблице 2.
Таблица 2 - Варианты контрольной работы №1
ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Пример построения алгоритмов поиска дефекта |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-22; Просмотров: 386; Нарушение авторского права страницы
, где F - число однозначно различимых состояний составных частей ОД на принятом уровне деления, с точностью до которых определяется место отказа; R - общее число составных частей ОД на принятом уровне деления, с точностью до которых требуется определять место дефекта. Расчет коэффициента глубины поиска обычно ведут по функциональной диагностической модели объекта.
Существенное повышение эффективности поиска неисправностей в системах управления неразрывно связано с учетом структуры системы. Положительный результат можно получить лишь при знании структуры системы и умении изыскивать и оценивать диагностические параметры.
При изображении структуры объекта диагностики может быть избран различный уровень деления его на элементы. При этом принимается во внимание следующее:
- число уровней деления на элементы, а также содержание элементов может меняться в зависимости от условий эксплуатации и ремонта;
- по мере увеличения объёма каждого элемента число элементов уменьшается, процесс поиска упрощается, но стоимость замены такого элемента, как правило, увеличивается;
- при эксплуатационных отказах чаще всего выходит из строя функциональный узел или модуль, содержащий ЗИП. Если изменяется глубина поиска, то возникает необходимость изменения комплекта ЗИП;
- при отсутствии в ЗИП-ах необходимых для замены узлов глубина поиска увеличивается.
При любом уровне деления ОД на элементы (блоки, функциональные узлы, типовые элементы замены и т.д.) должен соблюдаться принцип функциональной близости, состоящий в том, что на любом уровне деления устройства на части каждый элемент должен иметь только один выход [10]. Если в одном блоке размещено несколько не связанных между собой узлов или ячеек, то для проверки его работоспособности требуется проведение проверок всех цепей.
Число необходимых проверок блока сокращается при наличии связей, т.е. функционального взаимодействия между ячейками.
Если все элементы внутри блока связаны между собой, и сигналы выдаются на один выход, состояние блока может быть оценено одной проверкой сигнала на выходе блока.
Исходя из принципа функциональной близости при определении внутреннего содержания блока следует собирать в нём узлы, работающие на формирование общего сигнала на одном выходе.
Несоблюдение принципа функциональной близости может быть связано с так называемым “поперечным нарезанием” электрических схем при объединении их в блоки, когда в блок объединяются участки нескольких параллельных трактов. В результате этого возникает задача одновременной проверки всех независимых схем в функциональном узле, перерастающая в проблему текстового диагностирования блоков.
Примером несоблюдение принципа функциональной близости является объединение нескольких интегральных схем в типовые элементы замены (ТЭЗ).
В ЭВМ составные части одной и той же ИС работают в совершенно различных участках схем. При поиске дефекта возникает необходимость разобраться в том, какая из ИС вышла из строя, и начертить для этого тракта путь прохождения или преобразования сигналов. При этом ИС должна повторяться в трактах столько раз, сколько в ней имеется независимых схем. Если же ИС имеет единый общий физический выход, то она обязательно работает в одном тракте. Это приводит к упрощению понимания логики действия и, как следствие, к сокращению поисковых работ при возникновении дефекта.
Студент должен знать показатели диагностирования, формулы их расчёта, связь достоверности диагностирования и коэффициента глубины поиска с показателями времени, стоимости и трудоёмкости диагностирования.
Литература: [2]; [7], § 20; [10], §1.5.
Вопросы для самопроверки
Какими показателями характеризуется правильность результатов, выдаваемых системой технического диагностирования?
Назовите виды ошибок, к которым могут привести погрешности СТД при заключении о состоянии ОД.
От чего зависит и как определяется достоверность технического диагностирования? Каковы пути её повышения?
Как оценивается глубина поиска дефекта? Какие факторы влияют на уровень деления ОД на составные части?
В чём заключается принцип функциональной близости и к каким последствиям приводит его несоблюдение? Приведите пример.
Назовите показатели времени, стоимости и трудоёмкости диагностирования, регламентируемые ГОСТ 27518-87. Приведите формулы расчёта этих локазателей.
Какова связь достоверности диагноза и глубины поиска дефекта с показателями времени, стоимости и трудоёмкости диагностирования?
Тема 12. Диагностические модели РЭО
Понятие диагностической модели (ДМ). Математические модели объектов диагностирования: явная и неявная. Таблица функций неисправностей (ТФН). Диагностические модели неисправных объектов: аналитические, симптомные (функционально-структурные, функциональные граф-модели, матричные и логические). Диагностические модели дискретных объектов, комбинационных и последовательностных (объектов с памятью).
Методические рекомендации
Под диагностической моделью объекта понимается формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования [3].
Моделирование является одним из инструментов исследования сложных систем на всех стадиях их жизненного цикла. В технической диагностике широко используется математическое моделирование для получения диагностического обеспечения (ДО) - разработки оптимальных алгоритмов и программ диагностирования, разработки средств диагностирования и исследования эффективности систем диагностирования.
В связи с большим разнообразием объектов диагностирования при разработке диагностического обеспечения, приходится применять различные ДМ. Для обеспечения выбора ДМ при разработке ДО конкретного объекта ДМ классифицируют по различным признакам. Следует отметить, что классификация моделей, как рациональных описаний (представлений) свойств реального объекта (процесса) тесно связана со структурами объектов. В этом смысле ДМ можно условно разделить на следующие группы [16]: непрерывные, дискретные, гибридные, специальные. По методам представления взаимосвязей между состоянием объекта, его элементами и параметрами выходных сигналов ДМ можно разделить на аналитические , графоаналитические, функционально-логические и информационные. Классификацию ДМ можно изучить по [7],[12],[16].
Из всего многообразия ДМ необходимо выделить функциональную (функционально-структурную) модель объекта диагностирования и таблицу функций неисправностей (ТФН). Студенту следует обратить особое внимание на требования, предъявляемые к функциональной диагностической модели, методику построения ТФН. Эти вопросы рекомендуется изучить по [8].
Диагностические модели дискретных объектов могут быть представлены булевым выражением в виде эквивалентной дизъюнктивной нормальной форме (ЭДНФ) или эквивалентной конъюнктивной нормальной форме (КДНФ), функциональной схемой, таблицами покрытий, таблицами срабатываний [18] и др.
Литература: [3]; [4], § 10,1; [7], §21; [8], §70,71; [12], §8.1; [18], §5.2.
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение диагностической модели объекта диагностирования по государственному стандарту.
2. Для каких целей строится ДМ?
3. Что называется математической моделью ОД? Назовите основные этапы разработки математической модели сложного объекта.
4. Какую диагностическую модель называют явной, а какую - неявной?
5. Как строится таблица функций неисправностей?
6. Почему ТФН называют универсальной моделью для диагностирования объекта?
7. Назовите области применения аналитических и симптомных моделей?
8. Какие требования предъявляются к функциональной модели диагностирования?
9. Какие ДМ применяются для диагностирования дискретных объектов?
10. Как строятся таблицы покрытий контрольных и диагностических тестов? Поясните значения элементов этих таблиц.
Тема 13. Диагностические параметры и признаки технического
состояния РЭО
Понятие диагностического параметра (признака). Информативность диагностических параметров. Выбор диагностических параметров для контроля технического состояния объекта и поиска дефекта. Построение минимизированной таблицы функций неисправности (МТФН).
Методические рекомендации
Диагностический параметр - это параметр объекта диагностирования, используемый при его диагностировании, т.е. определении его технического состояния. Для любого функционального устройства и системы управления можно указать ряд параметров, которые можно использовать для диагностирования (напряжение, ток, частота, электрическое сопротивление, амплитуда и длительность импульсов т.п.) и (или) признаков - неустойчивая работа автоматической системы, ухудшение теплового режима элементов, искрение, дым, нарушение цвета деталей и других факторов, не поддающихся непосредственному измерению.
Обычно в качестве диагностических параметров выбираются физические величины, значения которых можно измерить или сравнить с эталоном.
Выбор совокупности диагностических параметров является ответственной задачей при разработке диагностического обеспечения РЭО. При этом большое внимание уделяется их номинальным и допустимым значениям, точкам контроля и средствам измерения. При выборе ДП учитываются их информативность, доступность для измерения и контроля, стоимость и время измерения, задача диагностирования.
При решении всех основных задач технической диагностики система должна быть контролепригодной, т.е. приспособленной к диагностированию. В то же время нельзя допускать чрезмерного увеличения общего числа контролируемых параметров, исходя из экономических условий, требований простоты и удобства эксплуатации, времени, затрачиваемого на поиск дефекта.
Студенту следует изучить методы выбора минимальной совокупности ДП для контроля технического состояния РЭО и поиска дефекта, порядок построения минимизированной ТФН (МТФН).
Литература: [7], §22; [8], §71; [10], §1.3.
Вопросы для самопроверки
1. Что понимается под диагностическим параметром и признаком? Приведите примеры.
2. Что такое полнота контроля? В каких единицах она измеряется?
3. Что понимается под информативностью диагностического параметра?
4. Как определить минимальную совокупность диагностических параметров для полного контроля системы по ее функциональной модели?
5. Поясните методику выбора минимальной совокупности ДП для поиска дефекта по функциональной диагностической модели.
6. Как определить коэффициент глубины поиска дефекта по МТФН при неполном контроле ДП?
Тема 14. Алгоритмы проверки технического состояния РЭО
Принципы построения алгоритмов проверки: параметрический, критериальный, характеристический. Граф-схема алгоритмов проверки технического состояния.
Методические рекомендации
Под алгоритмом проверки технического состояния объекта диагностирования (ОД) понимается совокупность действующих в определенном порядке преобразований и логических условий, записанная на каком-либо формальном языке и позволяющая проводить проверку технического состояния (ТС). Заключение о техническом состоянии объекта диагностирования может проводиться на основе результатов контроля минимальной совокупности диагностических параметров (параметрический принцип), оценки обобщенного показателя ТС (критериальный принцип), сравнения показателя рассогласования диагностических характеристик объекта и его модели при заданных входных параметрах с допустимым значением отклонения (характеристический принцип).
Процессы диагностирования по рассматриваемым принципам можно представить в виде граф-схемы алгоритмов.
При изучении данной темы следует обратить внимание на диагностические модели, используемые для построения алгоритмов проверки ТС ОД, а также структурные схемы устройств, реализующих различные алгоритмы. Наибольшее внимание следует уделить параметрическому принципу построения алгоритма проверки ТС, основанному на использовании структурной схемы системы в явном виде (симптомной диагностической модели) с учетом функциональных связей элементов.
Литература: [7], §21; 23.
Вопросы для самопроверки
1. Что понимается под алгоритмом проверки ТС ОД?
2. Назовите характерные принципы построения алгоритмов проверки ТС.
3. Какие диагностические модели используются для построения алгоритмов проверки ТС?
4. Назовите основные операторы и изобразите граф-схему алгоритма контроля работоспособности по совокупности диагностических параметров.
5. Назовите операторы, характерные для алгоритма контроля работоспособности по обобщенному показателю, по рассогласованию диагностических характеристик.
6. Изобразите структурную схему устройства для контроля работоспособности ОД по обобщенному показателю.
7. Какие ОД признаются неработоспособными при использовании принципов проверки ТС по параметрам, по обобщенному показателю, по рассогласованию характеристик?
Тема 15. Методы и программы поиска дефекта в непрерывных объектах
Формальные и неформальные (эвристические) методы поиска дефекта: метод последовательных поэлементных проверок, метод последовательных групповых проверок, комбинационный, логический. Программы поиска дефекта и их оптимизация. Способы определения места дефекта: способ внешнего осмотра, замены элемента, исключения элемента, промежуточных измерений и др.
Методические рекомендации
Поиск дефекта требует проведения большого количества операций и значительных затрат времени (60% - 70% времени восстановления системы управления).
В процессе эксплуатации электрооборудования и средств автоматизации широко используется эвристический метод поиска дефекта. Этот метод в отличие от формализованных не задает жесткой технологии поиска. По существу, этот метод гипотез, которые выдвигаются на основании информации объект диагностирования признаках неисправности. Анализ гипотез и их последующая проверка, выдвижение уточняющих гипотез - характерные признаки эвристического метода на всех этапах поиска.
При формировании гипотезы следует прежде всего убедиться путем дополнительных проверок, что причина отказа системы не связана с действием защитных аппаратов, отсутствием питания или снижением качества напряжения в преобразующих блоках.
Предварительно перед началом поиска неисправности общую систему условно разделяют на отдельные функционально связанные узлы, блоки.
Технология поиска неисправности посредством эвристического метода предполагает:
- анализ имеющейся информации о неисправности и характере ее проявления,
- составление предварительной гипотезы,
- выбор уточняющих проверок, их выполнение и анализ, выдвижение уточняющих гипотез и их проверку.
Цикл выдвижения и уточнения отдельных предположений практически продолжается до тех пор, пока не будет установлена неисправность и ее причины.
При составлении рабочих гипотез о причинах неисправности учитываются возможность использования различных видов управления системы, где задействован различный состав функциональных элементов и блоков. Поэтому в первую очередь следует убедиться в работоспособности узлов, которые реализуются при всех видах управления. Например, исполнительный механизм авторулевого находится в работе при всех режимах. Отказ этого звена может быть выявлен при проверке системы ручного кнопочного управления. Если этот узел исправен, то это обстоятельство должно учитываться при выдвижении гипотез о неисправности в схеме возрастающей сложности.
Успешное использование эвристических методов поиска неисправностей предполагает хорошую изученность свойств отдельных элементов системы и ее общего функционирования.
Развитие технической диагностики и теории надёжности позволяет рассматривать алгоритмы поиска неисправностей, основанные на использовании параметров надёжности и информационной оценки состояния системы.
Составление алгоритмов поиска неисправностей и их сравнение позволяют установить рациональную последовательность проведения операций поиска. Для этой цели могут быть использованы вероятности безотказной работы элементов системы P(t) или вероятности появления отказа q(t) = I - p(t).
Последовательность выполнения проверок отдельных элементов может быть определена: по вероятности безотказной работы элемента p или вероятности его отказа q; по времени t , затрачиваемому на проверку элемента; по отношению t/q.
Для построения алгоритма поиска неисправности определяют значения q, t, t/q для каждого элемента и проводят их упорядочение по номерам элементов: i - й элемент проверяется тем раньше, чем больше значение вероятности отказа элемента q; меньше время t, затрачиваемое на проверку элемента; меньше отношение t/q.
Данный алгоритм поиска неисправности не учитывает структуру объекта диагностики. Все функциональные элементы рассматриваются как относительно самостоятельные, не связанные друг с другом. Для локализации неисправности в объекте может потребоваться поверка входных и выходных параметров всех элементов.
При задании модели СУ с учётом её структуры необходимое число контролируемых параметров может быть сокращено в связи с наличием последовательных, параллельных и встречно-параллельных (обратных) связей между элементами и группами элементов, наличием разветвлённых выходов элементов, а также вследствие того, что вероятность одиночных дефектов СУ больше вероятности кратных (одновременных) дефектов.
Неисправный элемент на основе функциональной модели определяется путём анализа (таблицы) функций неисправностей ТФН.
ТФН представляет собой квадратную матрицу с числом строк и столбцов, соответствующих числу элементов функциональной модели и числу выходных параметров этих элементов.
Программа поиска может строиться по последовательному, комбинированному методу или с использованием различных сочетаний этих методов.
При комбинированном методе реализации процедуры диагностики вывод о состоянии объекта диагностики даётся после получения информации о всей совокупности диагностических параметров.
При последовательном методе поиска информация о состоянии элементов анализируется поочередно по каждому элементу. Последовательный метод может быть реализован с помощью жёсткой или гибкой программы. Жёсткая программа предусматривает неизменную последовательность анализа. При гибкой программе порядок каждой последующей проверки зависит от результатов предыдущей проверки.
Решение задачи выбора параметров поиска дефектов элементов комбинационным и последовательным методами рассмотрено в [6], [8], [11].
Студенту необходимо научиться составлять минимизированную таблицу функций неисправностей, строить алгоритм поиска дефекта последовательным методом по гибкой программе а также с использованием сочетания комбинационного и последовательного методов.
После нахождения дефектного функционального элемента каким-либо методом, необходимо выбрать способ проверки для установления непосредственного места дефекта. В зависимости от конкретных условий эксплуатации, конструктивных особенностей, элементной базы, квалификации обслуживающего персонала, наличия соответствующего комплекта ЗИП и др, могут быть применены различные способы определения места дефекта: внешнего осмотра, замены блока (элемента), исключения из схемы и др. Этот вопрос студенту рекомендуется изучать по [7], обратив внимание на особенности использования описанных способов, их достоинства и недостатки.
Литература: [7], §24; [10], §1.4; [8], §71.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные методы поиска дефекта. Приведите краткую характеристику формальных и неформальных методов. Чем вызвана необходимость разработки формальных методов?
2. Какие алгоритмы поиска дефекта не учитывают структуру объекта диагностирования? Какая информация необходима для их построения?
3. Какие алгоритмы строятся с учётом структуры ОД? Как влияет структура ОД на выбор методов диагностирования?
4. Как строится минимизированная таблица функций неисправностей? Поясните использование МТФН для поиска одиночных и кратных дефектов комбинационным методом.
5. Назовите три случая появления кратных дефектов. Поясните действия оператора в этих случаях.
6. Опишите порядок реализации последовательного метода поиска дефекта по жёсткой и гибкой программам.
7. Поясните методику построения алгоритма поиска дефекта на основе информационного подхода.
8. Рассмотрите несколько случаев появления кратных дефектов и поясните действия оператора, имеющего граф-схему алгоритма поиска дефекта.
9. Приведите пример рационального использования сочетания комбинационного и последовательного методов для построения алгоритма поиска дефектов.
10. Назовите способы определения места дефекта. Каковы их достоинства и недостатки, особенности использования при эксплуатации СА?
Тема 16. Диагностирование дискретных объектов
Построение проверяющих (контрольных) тестов. Логический метод построения проверяющих тестов (ПТ). Нахождение минимального набора ПТ. Вероятностные методы. Метод сигнатурного анализа. Метод сравнения с эталоном. Методы построения тестов поиска дефекта (ТПД). Безусловное и условное тестирование. Метод построения квазиоптимальных тестов Шеннона-Фано. Экспериментальное построение ТПД. Основные функциональные схемы организации тестового диагностирования.
Методические рекомендации
Для дискретных объектов одной из основных задач технической диагностики является задача построения тестов для проверки (контроля) исправности или работоспособности ОД и для указания места и, возможно, причин дефектов, нарушающих исправность или работоспособность ОД. Методы построения тестов могут быть детерминированными или вероятностными. Выбор методов зависит от сложности ОД, требуемой глубины диагностирования, организации процессов восстановления и др. Детерминированные (логические) методы предназначены для построения минимального набора тестов. Число проверяющих тестов не должно превышать число возможных неисправностей в схеме может быть существенно меньше, если каждый тест способен выявить несколько различных неисправностей.
Студенту предлагается изучить методики построения тестов по [18], обратив внимание на использование для этих целей активизацию путей по эквивалентным нормальным формам (ЭДНФ и ЭКНФ), на нахождение минимального набора проверяющих (контрольных) тестов. При увеличении сложности диагностируемых схем детерминированные методы приводят к весьма громоздким процедурам построения математических моделей методами алгебры логики, использованию большого объема памяти для запоминания тестов. Поэтому для диагностирования сложных ОД большое распространение получили вероятностные методы тестирования: сигнатурного анализа, сравнения с эталоном, синдромного тестирования и др.
Методы построения тестов поиска дефекта также делятся на детерминированные и вероятностные (экспериментальные). К детерминированным методам относятся метод построения таблиц покрытий для диагностических тестов и метод построения квазиоптимальных тестов Шеннона-Фано [18].
Основные функциональные схемы организации тестового диагностирования рекомендуется изучить по [9].
Литература: [18], §4.4; §52; [9], Гл.5, §2.
Вопросы для самопроверки
Какие объекты называют дискретными? Приведите примеры дискретных объектов.
Каковы основные задачи технической диагностики при диагностировании дискретных объектов?
Назовите основные методы построения проверяющих тестов (ПТ) и тестов поиска дефекта (ТПД). Дайте сравнительную характеристику этих методов.
Поясните методику построения ПТ по эквивалентным нормальным формам переключательных функций (дизъюнктивной и конъюнктивной).
Поясните методику нахождения минимального набора проверяющих тестов.
Какие методы построения тестов относятся к детерминированным, а какие - к вероятностным? Назовите основные достоинства и недостатки детерминированных и вероятностных методов.
Поясните методику построения условного алгоритма поиска дефекта.
Приведите основные функциональные схемы организации тестового диагностирования.
Тема 17. Приспособленность объекта к диагностированию
Понятие приспособленности объекта к диагностированию (контролепригодности). Общие требования к обеспечению контролепригодности объекта, требования к параметрам, методам, средствам технического диагностирования, конструкции объекта. Показатели приспособленности объекта к диагностированию: средняя оперативная трудоемкость и коэффициент безразборного диагностирования.
Методические рекомендации
Приспособленность к диагностированию - свойство изделия, характеризующее его пригодность к проведению контроля заданными методами и средствами технического диагностирования.
Приспособленность к диагностированию (ПД) должна обеспечиваться на всех стадиях разработки новых и модернизации серийно выпускаемых СА при разработке для них систем диагностирования. Обеспечение ПД должно проводиться с целью повышения эффективности диагностирования при оптимальных затратах на разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт. При этом должны быть предусмотрены приспособленность и согласование характеристик средств диагностирования и объекта при диагностировании на этапе "эксплуатация и ремонт".
Требования по ПД объекта в зависимости от назначения системы диагностирования должны устанавливаться на объект диагностирования в целом и на его составные части. Общие требования по ПД изделия включают количественные значения показателей ПД (средняя оперативная трудоемкость SД, коэффициент безразборного диагностирования) и качественные требования (общие требования к параметрам, методам, средствам технического диагностирования, к конструкции изделия).
Номенклатура требований и показатели приспособленности объекта диагностирования установлены в ГОСТ 26656-85 "Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования". Государственным стандартом определены показатели ПД, т.е. ее количественные характеристики, формулы для расчета показателей ПД.
Необходимо уяснить, что контролепригодность объекта является одной из составляющей ремонтопригодности - показателя надежности и непосредственно влияет на время восстановления объекта, а следовательно на комплексный показатель надежности - коэффициент готовности.
Изучение данной темы рекомендуется начать с требований к объектам по контролепригодности, установленных в ГОСТ 26656-85, затем углубить свои знания в вопросах контролепригодности устройств на интегральных схемах по [11] и [17].
Литература: [1]; [3], стр.60 –63; [11], § 7.5.
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение контролепригодности по ГОСТ 26656-85.
2. Каковы общие требования по приспособленности объекта к диагностированию?
3. Для каких целей определяют показатели ПД и какова их номенклатура?
4. Перечислите качественные требования по приспособленности объекта к диагностированию.
5. Какие требования предъявляются к конструкции объекта диагностирования по ПД? Приведите примеры ОД, где эти требования частично или полностью выполняются.
6. Какие данные необходимы для расчета показателей ПД?
7. Что такое средняя оперативная продолжительность данного вида диагностирования и как она определяется?
8. Как определяются средняя оперативная трудоемкость данного вида диагностирования и коэффициент безразборного диагностирования?
9. Основные рекомендации, выполнение которых дает возможность и обеспечивает эффективность диагностирования цифровых устройств.
Тема 18. Технические средства диагностирования
Классификация технических средств диагностирования (ТСД). Аппаратные и программные ТСД. Встроенные и внешние, специализированные и универсальные ТСД с ручным и автоматическим управлением. Структура, основные технические данные, методика использования.
Методические рекомендации
Технические средства диагностирования представляют собой совокупность средств, с помощью которых оценивается состояние технических систем (объектов диагностирования). Они включают аппаратные и программные средства. К аппаратным средствам диагностирования относятся различные устройства: приборы, стенды, пульты, специальные вычислительные машины, встроенная аппаратура контроля и т.п. Программные средства диагностирования представляют собой программы, записанные на каком-либо носителе информации, перфоленте, диске, дискете и т.п.
Кроме того, ТСД классифицируется по степени воздействия на объект, по конструктивной связи с ОД, степени универсальности, степени автоматизации, по характеру решаемых задач и др.
При изучении данной темы студенту следует обратить внимание на роль ТСД в системе тестового и функционального диагностирования, на связь процесса диагностирования и структуры ТСД, на показатели ТСД.
Изучение данной темы рекомендуется начать с классификации ТСД по [8], продолжить по [7], [4] и [5], ответить на вопросы для самопроверки.
Литература: [4], §8.3; [5], §1.1; [7],§20; [8], §72.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные признаки по которым классифицируется ТСД.
2. Какие задачи решают ТСД? На какие виды делятся ТСД в зависимости от решаемых задач диагностирования?
3. Какие ТСД относятся с ручным и какие к автоматическим?
4. Назовите основные показатели ТСД?
5. Какие требования предъявляются к ТСД?
6. Нарисуйте обобщенную структурную схему ТСД.
7. Какие функции выполняют внешние средства диагностирования?
Тема 19. Прогнозирование технического состояния РЭО
Цели прогнозирования. Задачи, решаемые на основе прогнозирования ТС. Основные направления прогнозирования (аналитическое, вероятностное, статистическая классификация). Область применения различных направлений.
Аналитическое прогнозирование. Аналитические функции, применяемые для прогнозирования ТС РЭО. Методика построения прогнозирующих полиномов второго порядка.
Методические рекомендации
Прогнозирование состояния радиоэлектронных систем (РЭС) можно рассматривать как одну из частных задач диагностирования. На основе проведения предварительного прогнозирования должны решаться такие задачи, как: определения периодичности проведения диагностирования; определение оптимальной частной совокупности неснижаемого резерва запасных частей, блоков, узлов РЭС (ЗИП); корректировка и даже оптимизация алгоритмов поиска места отказа, например, по критерию «время-вероятность»; организация наиболее рациональных режимов хранения РЭС; сокращения времени проведения различного типа испытаний сложных систем, правильное планирование выпуска изделий техники, определение влияния различных факторов и условий работы РЭС; совершенствование стратегий ТО и др. Наибольшее внимание следует уделить аналитическому прогнозированию. При аналитическом прогнозировании используются, прежде всего, методы численного анализа - такие как аппарат рядов и приближённых функций. В процессе анализа решаются задачи: интерполяции и экстраполяции. Следует обратить внимание на существенные различия между интерполяционным и экстраполяционным полиномами и возможностью применения методов планирования эксперимента для получения экстраполяционного полинома примеры получения которого следует изучить по [8].
Литература: [1], стр. 122-140; [2], стр.300 –311; [3], стр.107-114; [8], стр. 49-50.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите основные цели прогнозирования.
2. Какие задачи решаются на основе прогнозирования ТС?
3. Поясните принципы аналитического, вероятностного прогнозирования.
4. На чем основано прогнозирование методом статистических классификаций?
5. Какое из направлений наиболее эффективно для прогнозирования ТС РЭО и почему?
6. Какие функции наиболее часто используются для прогнозирования ТС РЭО?
7. Поясните методику построения прогнозирующего однофакторного и многофакторного полиномов.
8. Покажите на примере определение коэффициентов полинома второго порядка по трем и пяти точкам. Как использовать такой полином для определения времени достижения параметром предельного (заданного) значения параметра?
9. Какой математический аппарат используется для построения прогнозирующих полиномов?
