Методы использования диагностической информации
При построении алгоритмов (программ) поиска неисправностей различают последовательный, комбинационный и комбинационно-последовательный методы использования диагностической информации.
При последовательном методе информация о техническом состоянии отдельных функциональных элементов диагностируемого объекта вводится в систему контроля и диагностики, в том числе и в автоматизированные системы контроля, и логически обрабатывается последовательно. При последовательном методе использования диагностической информации программа поиска неисправностей может быть жесткой или гибкой.
Жесткой называется программа поиска, когда выходные параметры функциональных элементов контролируются в строгой, заранее определенной последовательности независимо от результатов их контроля.
Гибкой называется программа, при использовании которой содержание и последовательности проведения последующих проверок зависят от результатов предыдущей.
При комбинационном методе использования диагностической информации результаты контроля логически обрабатываются только после накопления информации обо всех параметрах диагностируемой аппаратуры, при этом применяется матрица поиска неисправностей рассмотренная раньше.
Комбинационно-последовательный метод предусматривает последовательную обработку информации, получаемой в результате одновременного контроля нескольких из всей совокупности контролируемых параметров диагностируемой аппаратуры.
Выбор того или иного метода использования информации о техническом состоянии диагностируемой аппаратуры обусловлен структурой объекта диагностики и требуемой глубиной поиска неисправностей. Он накладывает определенные требования на принципы построения и структуру системы контроля и диагностики.
Вид алгоритма (программы) поиска неисправностей существенно влияет на эффективность процесса контроля и диагностики. При разработке алгоритма поиска обычно решают две задачи:
· определяют наилучший набор контролируемых параметров;
· получают наилучшую последовательность изменения контролируемых параметров.
Рассмотрим наиболее распространенные способы построения алгоритмов поиска неисправностей.
Способ последовательного функционального анализа. При построении алгоритма способом последовательного функционального анализа предварительно определяются, исходя из назначения объекта, основные функции, характеризующие исправность диагностируемой аппаратуры, например:
· приема и преобразования сигналов заданной частоты;
· электрического питания;
· управления;
· генерирования колебаний.
Как правило, для всех физических параметров объекта известны допустимые пределы их изменения. Следовательно, контроль работоспособности будет состоять из контроля параметров, от которых зависят основные функции. Если какая-либо основная функция не выполняется, то возникает задача поиска неисправности. В этом случае параметр, значения которого вышли за границы допусков, следует считать функцией некоторых других параметров, которые являются физическими параметрами более мелких устройств, или смежных, конструктивных элементов бытовой техники. Продолжая аналогичные рассуждения, составляется схема контроля работоспособности и поиска неисправностей.
Рассмотрим составление алгоритма поиска неисправностей до каскада на примере канала звукового сопровождения телевизора типа УПИМЦТ (см. рис. 3.4).
Рис 3.4 Функциональная модель канала звукового сопровождения телевизора
Основной функцией этого канала является усиление и преобразование сигналов звукового сопровождения. Эта функция выполняется, если при входном сигнале с фиксированными параметрами на выходе будет наблюдаться вполне определенный сигнал. В процессе контроля этого сигнала принимается решение об исправности или неисправности канала. Последовательно контролируя сигналы на выходе каждого каскада, можно определить неисправный каскад. Получающуюся при этом схему поиска называют деревом функций (рис. 3.5).
Рис. 3.5 Схема поиска неисправностей
Обозначения по схеме
Р0 Канал звука исправен
Р1 Неисправен УЗЧ
Р2 Неисправен РГ
P3 Неисправен фильтр
Р4 Неисправна ИМС
Р5 Неисправна схема РГ
Р6 Неисправна ИМС
Р7 Неисправен контур 6,5 МГц
Р8 Неисправен контур частотного дискриминатора
Способ последовательного функционального анализа для построения алгоритма контроля работоспособности и поиска неисправности прост, нагляден, требует минимум информации от диагностируемой аппаратуры. Однако полученный с использованием этого способа алгоритм поиска неисправностей не оптимален ни по времени, ни по средним затратам.
Способ половинного разбиения.
Способ половинного разбиения используется часто при разработке алгоритмов поиска неисправностей в технической системе с последовательно соединенными элементами.
Диагностируемая аппаратура состоит из N последовательно соединенных функциональных элементов, неработоспособна из-за отказа i-го элемента (i = 1,2, ...,n). Вероятности состояний P(Si) одинаковы для всех функциональных элементов, стоимости контроля выходных параметров Zi также одинаковы. При этих условиях первым следует контролировать параметр, несущий максимум информации о состоянии диагностируемой аппаратуры, неопределенность состояния которой до контроля оценивается величиной энтропии Ho.
Таким образом, целесообразно контролировать такой параметр Zк, который разбивает объект диагностики пополам, т.е. чтобы H(Zk) = Hо/2 при положительном и отрицательном результатах контроля. Каждый последующий параметр для контроля выбирается аналогично, т.е. делят пополам образующуюся систему после выполнения предыдущей проверки в зависимости от результатов ее исхода.
Алгоритм поиска неисправности для функциональной модели (рис.3.7) приведен на рис. 3.8.
Рис.3.7 Функциональная модель (пример)
Рис.3.8 Алгоритм поиска неисправности.
1 – выходной параметр функционального элемента в допуске;
0 - выходной параметр функционального элемента вне допуска.
Способ половинного разбиения применим и для случаев, когда в диагностируемой аппаратуре неисправно несколько элементов.
Способ "время—вероятность". Этот способ находит применение для технической системе, в которой функциональные элементы соединены произвольно и имеют разные вероятности P(Si) состояний и различные стоимости проведения контроля параметров C(Z1,).
Эффективность способа оценивается средним временем поиска неисправного элемента или средним временем контроля одного параметра.
Для определения неисправного элемента выбирают набор параметров, обеспечивающих поиск до заданной глубины. Последовательность контроля параметров устанавливается в порядке уменьшения величин:
Алгоритм, построенный по такому способу, обладает минимальным средним временем поиска любого неисправного элемента.
Способ на основе иерархического принципа.
Построение алгоритмов диагностирования по иерархическому принципу целесообразно использовать для технических систем со встроенными устройствами контроля. При данном способе N первичных функциональных элементов диагностируемого объекта разбиваются на k групп по N1 элементов в каждой группе. Выходные параметры первичных функциональных элементов объединяются в одной точке с измерительным устройством и индикатором неисправности. Таких индикаторов будет k штук. Последние индикаторы еще разбиваются на r групп по N2 штук. Выходы N2 индикаторов снова объединяются в одной точке с одним индикатором. Таких индикаторов будет r штук и т.д. В результате придем к одному индикатору неисправности.
В такой системе при выходе из строя функционального элемента объекта диагностики индикатор покажет неисправность диагностируемого объекта. Для обнаружения неисправного функционального элемента просматриваются показания индикаторов первой ступени и при обнаружении индикатора, указывающего на неисправность, просматриваются индикаторы следующей ступени, соединенные только с этим индикатором. Проверки продолжаются в указанной последовательности до тех пор, пока не будет обнаружен неисправный первичный функциональный элемент (рис. 3.9). Поиск неисправного первичного функционального элемента по приведенной схеме позволяет значительно сократить время поиска по сравнению с поиском среди N элементов.
Рис. 3.9 Схема поиска неисправностей по иерархическому принципу