Презентация_ТЕХ.ДИАГНОСТИКА_2. Конспект лекций по курсу "техническая диагностика" Ю. В. Малышенко введение
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
3. ТАБЛИЦА ФУНКЦИЙ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ТАБЛИЦА НЕИСПРАВНОСТЕЙ. Таблица функций неисправностей (ТФН) и таблица неисправностей (ТН) – это специальные формы представления поведения ОД в исправном и неисправном состояниях. Методы решения задач диагностирования на основе ТФН и ТН довольно просты, но их построение требует значительных затрат вычислительных ресурсов. Методы на основе ТФН и ТН обычно целесообразно применять при средне и крупносерийном производстве электронной техники, когда может быть выделено ограниченное число возможных неисправноcтей, а затраты на подготовку необходимой информации окупаются за счет диагностирования большого числа однотипных объектов. Кроме этого ТФН и ТН очень наглядны и удобны для иллюстраций результатов теоретических исследований. ТФН содержит сведения о поведении исправного ОД, а также ОД с каждой из допустимых неисправностей. Структура ТФН приведена на рис.3.1. Она состоит из r+1 подтаблиц (далее матриц) Mo , M1,.., Mr. Строки ТФН соответствуют отдельным входным воздейсвиям (наборам) последовательности E = e1,...,en, которые подаются на ОД в процессе диагностирования.
Матрица Mo задает поведение исправного ОД so; матрица Mi (i =1,...,r) - поведение с неисправностью из множества S = { s1 ,..., sr } допустимых неисправностей. Число столбцов каждой матрицы равно числу контролируемых параметров (КП), причем l-ый столбец сопоставлен wl из множества допустимых КП W = { w1 ,...,wm }. На пересечении k-ой строки и l-го столбца матрицы Mi (i= 0,1,...r) проставляется допустимое значение tikl параметра wl на наборе ek при диагностировании ОД, находящегося в техническом состоянии si. В случаях цифровых КП обычно значение tikl {0,1,x}, где x= {0,1}; при аналоговых КП значение параметра- некоторый непрерывный интервал или номинальное значение. Для интервала обычно указываются значения его верхней и нижней границ. Иногда для задания значений аналоговых КП используется многозначный конечный алфавит, в котором каждому символу сопоставляется определенный интервал значений. На рис.3.2 приведена ТФН для схемы из одного двухвходового цифрового элемента “И” в предположении, что у него возможны одиночные неисправности константного типа, т.е. неисправности "константа 0" или "константа 1" на выводах элемента. Контролируемым выходом является вывод 3 элемента. В ТФН неисправность "константа 0(1)" на j-ом выводе обозначена sj-0(1). a b 1 2 3
В данном примере каждая матрица Мi (i = 0, 1,..., 6) представляет один столбец, так как у элемента только один контролируемый выход (вывод 3). Рис.3.2 & Структура ТН дана на рис.3.3.
Она отличается от ТФН, во-первых, отсутствием матрицы, описывающей исправный ОД. Во-вторых, значение элемента в ее матрице (i=1,...,r) представляет собой результат сравнения элементов tikl и tokl из ТФН. В случае цифрового КП значение (при трехзначном алфавите в ТФН) определяется в соответствии с табл.3.1. t0 kl 0 1 X 0 0 1 0 ti kl 1 1 0 0 X X X X Варианты кодирования результатов сравнения для аналогового КП более разнообразны. Так можно использовать трехзначный алфавит { 0,1,x }, присваивая значение 1, x или 0, если интервалы tokl и tikl не пересекаются, частично пересекаются или все значения tikl входят в tokl . Можно присваивать значения 1, 2 или 0 , если значения tikl меньше, больше или входят в tokl . Применяются и другие алфавиты. Применение (в аналоговом случае) алфавитов с ограниченным числом символов для кодирования значений элементов матриц позволяет сократить объем ТФН и ТН. Однако, очевидно, что это сокращение происходит за счет загрубления первоначальных данных. Примеры ТН для цифровых элементов “И” и “ИЛИ-НЕ” приведены на рис.3.4 и на рис.3.5. a b 1 2 3 &
Рис. 3.4 a b 1 2 3 1
В ТН на рис.3.4 и 3.5 элементы матриц принимают значения из алфавита {0,1}.В этом случае значение элемента можно получить по формуле = tokl tikl. При наличии двоичной ТФН процессы контроля и поиска места неисправности могут быть организованы следующим образом. Контроль. Подаем заданные в ТФН тестовые воздействия Е и измеряем контролируемые параметры W. По результатам измерений формируем матрицу Мx такого же формата, что и матрицы Мi (i = 0, ... ,r). Сравниваем поэлементно матрицы Mx и Mo. Если Мx = Мo, то считаем ОД исправным. Если Мx Мo , то ОД неисправен. Поиск неисправности. Для определения конкретной неисправности ОД выполняем следующие действия. Матрицу Мx поочередно сравниваем с каждой Мi, где i = 1, ... ,r. Если Мx = Мi, то неисправность si заносим в список подозреваемых неисправностей (СПН). В этот СПН может попасть несколько неисправностей, при которых ОД имеет одну и ту же выходную реакцию. Так, в примере на рис.3.2 дают одинаковые выходные сигналы каждая из неисправностей s1-0 , s2-0 и s3-0. Иными словами, при наличии, скажем, неисправности s2-0 в СПН попадут три неисправности: s1-0 , s2-0 и s3-0. Чтобы сократить объем ТФН и ТН неисправности с одинаковой выходной реакцией объединяются в группы эквивалентных неисправностей, а в ТФН и ТН под каждую такую группу формируется только одна матрица. Обычно оставляют неисправность, сопоставленную выходу элемента. Поиск неисправности с использованием двоичной ТН выполняется аналогично. Единственное отличие состоит в том, что матрица Мx предварительно заменяется на матрицу = Mx Mo. Для цифровых ОД с памятью часто применяют троичные ТФН и ТН с алфавитом {0,1,x}. Они достаточно просты и в то же время позволяют учесть возможную неоднозначность поведения таких ОД. В табл.3.2 дан пример троичной ТФН для случая Е = e1, e2, e3; W = { w1, w2, w3} и S = { s1, ... ,s4}. Таблица 3.2
Значение “x” обычно проставляется, если мы заранее не знаем, какое точно значение будет иметь КП. Например, состояния некоторых элементов памяти могут устанавливаться случайным образом и влиять на значения выходного сигнала или если имеют место состязания. Поэтому состояниям таких элементов целесообразно присвоить значения “x”. Введем операцию пересечения троичных матриц С = А В, где значение элемента сij = aij bij определяется по нижеприведенным правилам: bij 0 1 X 0 0 0 aij 1 0 0 X 0 1 X Будем говорит, что: 1) С = ( С равно пусто), если в матрице С хотя бы один элемент сij = ; 2) А В (А принадлежит В), если А можно получить из В путем фиксации всех или некоторых “x” матрицы В константами 0 и 1. Например, матрица С =, если С = = Матрица A B, если A = , B = . Контроль и поиск неисправностей с использованием троичной ТФН можно организовать следующим образом. Подаем на ОД последовательность (тест) Е и измеряем КП из W. По результатам измерений формируем матрицу измерений Мx (заметим, что в Мx всегда конкретные значения 0 или 1, и нет значений ”x”). Контроль. Проверяем Мx Мo . Если да, то ОД исправен. Если Мx Мo , то ОД считаем неисправным. Поиск неисправности. Поочередно для всех k = 1,..., r проверяем Мx Мk . Неисправность sk включаем в СПН, если Мx Мk. Пример. Пусть в ОД (табл.3.2) имеется неисправность s4 и в результате измерений получена матрица Mx = . Выполним процедуру контроля. ОД неисправен, так как Мx Мo . Выполним процедуру поиска неисправности. Поочередно проверяем принадлежность матрицы Мx для всех Mk (k = 1,2,3,4).Получим Мx М1, Мx М2, Мx М3, Мx М4. Следовательно, в СПН войдут неисправности s1 и s4 . Одними из основополагающих понятий в технической диагностике являются понятия о проверке и различимости неисправностей. Рассмотрим сначала эти понятия применительно к цифровым ОД, а затем распространим их на объект с аналоговым КП. Определение 3.1. Неисправность sk S называется проверяемой, если МoМk=. В примере табл.3.2 к проверяемым неисправностям относятся s1, s2 и s4, так как Мo М1 = , Мo М2 = и Мo М4 = . Практически это означает, что при наличии в ОД одной из неисправностей s1, s2 или s4 значение КП w1 на e1 будет отличаться от его значения в исправном ОД. Определение 3.2. Неисправность sk S называется непроверемой, если Мk Мo. В нашем примере к непроверяемым относится неисправность s3, так как М3 Мo. Определение 3.3. Неисправность sk S называется условно проверяемой, если Мo Мk и Мk Mo. При условно проверяемой неисправности результаты измерений КП могут в некоторых случаях совпадать с возможными значениями исправного ОД, а в других - нет. Так, если матрицы Mo = и Mk = то неисправность sk будет условно проверяемой. Если при измерении w2 на е1 будет получено значение 0, то можно обнаружить наличие неисправности (так как в исправном ОД должно быть 1). Однако при значении 1 на этом КП в неисправном ОД (что возможно) мы не сможем обнаружить неисправность. Определение 3.4. Неисправности si и sj называются различимыми, если Мi Мj = . Для табл.3.2 различимыми являются пары неисправностей s1 и s3, s2 и s3, s3 и s4. Определение 3.5. Неисправности si и sj называются неразличимыми, если Мi=Мj. Определение 3.6. Неисправности si и sj называются условно различимыми , если Мi Мj и Мi Мj. Примерами условно различимых неисправностей для табл.3.2 являются s1 и s2, s1 и s4, s2 и s4. При наличии условно различимых неисправностей СПН существенно зависит от результатов измерения КП и от того, какая из условно различимых неисправностей фактически имеется в ОД. Пусть в ОД (табл.3.2) имеется неисправность s4 и получена Мx = Тогда в СПН попадут s1, s2 и s4. Если же Mx = то в СПН войдут неисправности s1 и s4. Ниже в табл.3.3 и 3.4 приведены возможные комбинации значений элементов матриц и соответствующие им условия проверки или различимости. Неисправность является проверяемой (неисправности различимы), если в матрицах присутствует хотя бы одна из указанных в таблице комбинаций; является непроверяемой (неразличимыми) - если на всех наборах значения из строки “непроверяемая”(“неразличимая”). Если хотя бы одно значение из строки “условно проверяемая” (“условно различимые”), а остальные из этих же строк и, возможно, строк “непроверяемая” (“неразличимые”), то неисправность условно проверяемая (неисправности условно различимые). Таблица 3.3
Таблица 3.4
Рассмотренные ранее понятия проверки и различимости неисправностей могут быть распространены и на случай аналоговых КП, когда возможные значения КП заданы интервалами. В табл.3.5 показаны условия проверки для аналогового КП. В таблице через ao и bo, ak и bk обозначены нижняя и верхняя границы интервала возможных значений для исправного ОД и с неисправностью sk , соответственно. Таблица 3.5 Номер пункта Соотношение интервалов Проверяемость неисправности проверяемая непроверяемая условно проверяемая 1 2 3 ak bk bo ао ао a) б) a) б) ао =ak ak bk bo bo=bk ао bo ak bk bk bo ао ak В табл.3.6 для аналоговых КП показаны результаты -операции и условия различимости неисправностей. Таблица 3.6 Номер пункта Соотношение интервалов Различимость неисправностей Различимые Неразличи-мые условно различимые 1 2 3 aj bi bj аi аj a) б) аi =bj aj bj bi bi=bj аi bi aj bj bi bj аj ai Результат операции аi =bj bi=bj |