Алгоритмы поиска дефектов

Решение задачи поиска возникшего дефекта в отличие от задачи контроля работоспособности, как правило, требует более длительного анализа ОД или его модели. При этом степень детализации определяется заданной глубиной поиска дефекта, т.е. указанием части объекта (структурной единицы), с точностью до которой находится место дефекта. Таким образом, если задана глубина поиска дефекта, то объект диагностирования может быть представлен множеством из N взаимосвязанных частей - структурных единиц (СЕ).

Поиск дефекта или состояния, в котором находится объект, выпол­няется по алгоритму, включающему определенную совокупность про­верок. Проверкой называется оценивание состояния структурной едини­цы по ее выходу или выходу объекта в целом. При этом множество со­стояний в общем случае больше числа проверок, поскольку при выпол­нении одной проверки может быть найдено больше одного дефекта. Каждая проверка требует определенных затрат. При построении алго­ритма поиска дефекта стараются выбрать такую последовательность проверок, которая позволяет найти дефект с наименьшими затратами.

Для построения алгоритмов поиска дефектов могут использоваться функциональные (структурные) схемы. Термин "функциональный" оз­начает, что узел выполняет определенную функцию. Узлы соединены между собой таким образом, что отдельные функции выполняемые в определенной последовательности, реализуют задачу, стоящую перед данной установкой, системой в соответствии с ее назначением.

Функциональная схема представляет собой графическое изображе­ние входящих в нее узлов и соответствующих сигнальных трактов. Следует иметь в виду, что нет никакой связи между расположением функ­циональных узлов на схеме и их физическим расположением в конст­рукции оборудования.

Сигналы в схемах электрооборудования проходят по сигнальным цепям двух видов: последовательные и разветвленные. Последовательная цепь (рис.15) включает в себя группу схем (каскадов), соединенных так, что выход одной схемы соединен со входом другой схемы.

Рис.15. Последовательная сиг- Рис.16. Разветвленная сиг-

нальная цепь нальная цепь

В результате сигнал проходит напрямую через группу схем без возвратов в обратном направлении и без разветвлений.

Разветвленная цепь может быть двух видов: расходящаяся и сходящаяся. В расходящейся цепи (рис.16,а) от элемента отходят две или более сигнальные цепи. Если ко входу элемента подсоединены две и более сигнальные цепи, то это сходящаяся цепь (рис.16,б). В ходе первой проверки в этом случае следует попытаться установить, в какой из цепей возник дефект. Это позволит исключить из рассмотрения одну из сигнальных цепей, находящуюся в работоспособном состоянии.

В связи с тем, что современные электрические системы автоматики содержат сотни компонентов, проверка каждого из них с целью поиска дефекта потребует значительных временных затрат. Масштабы задачи поиска можно уменьшить в несколько раз, если проверять не каждый элемент, а лишь выходной сигнал каждой схемы (каскада). Однако про­ведение этого числа проверок тоже является делом весьма трудоемким. Разбив рассматриваемые схемы на СЕ (их может быть несколько десят­ков), можно сократить число проверок, доведя до приемлемого уровня.

Поскольку каждая проверка делит пространство состояний на две части (включающая и не включающая искомое состояние), в результате выполнения последовательности проверок поиск приводит к опреде­ленному состоянию, соответствующему обнаружению СЕ, которая от­казала. Последовательность выполнения проверок при поиске дефекта может быть представлена в виде графа (дерева), где вершинами являют­ся проверки, а ветви указывают направление перехода в зависимости от результата проверки, конечные вершины - обнаруживаемые дефекты.

После того как выполнена первая проверка, встает вопрос: «Куда дальше двигаться?» Ответ на него зависит от результатов первой про­верки. Здесь только два возможных результата: удовлетворительная (+) и неудовлетворительная (-) работа проверяемой СЕ. В последнем случае СЕ либо совсем не работает, либо работает с ухудшенными характеристиками. В любом случае полученный результат укажет на вид следую­щей необходимой проверки.

Алгоритмы поиска дефектов могут быть трех видов: последова­тельные, параллельные и комбинированные.

При последовательном поиске каждая проверка выделяет в пространстве поиска один дефект. Удовлетворить это условие можно для ОД, представленного в виде последовательной схемы соединения СЕ, когда известно, что на вход подается сигнал, а по выходному сигналу можно определить наличие в ОД дефекта двумя путями: от начала к концу и от конца к началу. Проиллюстрируем алгоритм поиска дефекта на примере ОД. представленного на рис.17,а.

Рис.17. Алгоритм поиска дефектов

В первом случае необходимо выполнить проверку π₁ в точке А, по­скольку она позволит исключить из рассмотрения сразу один элемент СЕ 1. Если сигнал в допустимых пределах, то проверку π₂ следует вы­полнить в точке В, которая позволит определить состояние СЕ 2. Если результат проверки отрицательный, то дефект в данном элементе. Если положительный, то необходимо выполнить проверку π₃ в точке С. Ес­ли результат проверки положительный, то дефект - в СЕ 4, в противном случае - дефект в СЕ 3. Алгоритм поиска представлен на рис.17,б.

Во втором случае (от конца к началу), если результат проверки π₁ в точке С отрицательный, то следующую проверку π₂ необходимо вы­полнить в точке В. При положительном результате дефект СЕЗ, при от­рицательном выполняется проверка π₃. По результатам этой проверки отыскивается дефект либо в СЕ 1, либо в СЕ 2 (рис.17,в).

Число проверок N для обнаружения всех дефектов ОД определяется соотношением N= n-l; n- число СЕ объекта.

При параллельном поиске ОД разбивается каждой проверкой на две равные или почти равные части, если соответственно в ОД четное или нечетное число СЕ.

Так, для ОД из четырех СЕ (рис.18,а) при реализации параллельно­го поиска первая проверка π₁ выполняется в точке В. Если результат отрицательный, то следующая проверка π₂ выполняется в точке А, в результате чего определяется место нахождения дефекта (СЕ 1 или СЕ 2). В противном случае назначается проверка π₃ в точке С, позволяющая определить дефект в СЕ 3 или СЕ 4. Алгоритм приведен на рис.8.6,б.

Число проверок N, необходимых для нахождения всех дефектов че­рез число СЕ, можем определить по формуле:

N=[log2n] - целая часть.

При n = 4 требуется две проверки, при n = 8 - три проверки.

При комбинированном поиске имеет место сочетание последователь­ного и параллельного алгоритмов.

По алгоритму поиска дефекта в виде дерева можно определить суммарную длину ветвей достижения искомого дефекта.

где L_ij- длина i-й ветви, р - число ветвей от начала поиска до искомого дефекта. Например, для графа, представленного на рис.8.6,б,

Если в качестве l_ij рассматривать время τ_ij, то, воспользовавшись формулой для L_i, можно определить время τ_i , затрачиваемое на поиск i-го дефекта.

Алгоритмы поиска дефектов могут быть построены на основе ана­лиза структуры объекта или использования показателей, характери­зующих надежность СЕ.

Лекция 3