Коньков Лекции ТДПС. курс лекций по ТДПС. Введение техническая диагностика как дисциплина сложилась сравнительно недавно. В истории ее становления можно выделить три этапа Первый
 Скачать 286.14 Kb.
|
|
7. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ ДИАГНОЗА Объекты диагноза подразделяют на два класса. Непрерывные (аналоговые) объекты имеют такие входные, внутренние и выходные сигналы, которые могут принимать значения из некоторых непрерывных множеств значений, а время, в котором дается описание объекта, от- считывается непрерывно. Дискретные объекты имеют такие сигналы, значения которых задаются на конечных множествах, а время отсчитывается дискретно. Возможны также гибридные системы, в которых одни сигналы являются непрерывными, а другие - дискретными. Кроме того, объекты диагноза делят на комбинационные и последовательные. Комбинационные, или объекты без памяти, характеризуются взаимно однозначным соответствием между входными и выходными сигналами. Последовательные, или объекты с памятью, имеют выходные сигналы, значения которых зависят не только от значений входных сигналов, но и от времени./ Для построения тестов и алгоритмов диагноза необходимо иметь формальное описание объекта и его поведения в исправном и неисправном состояниях. Такое формальное описание называют математической моделью объекта диагноза. Различают модели с явным и неявным описанием неисправностей. Явная модель объекта диагноза состоит из описаний его исправной и всех неисправных модификаций. Неявная модель содержит описание исправного объекта, математические модели его физических неисправностей и правила получения по ним всех неисправных модификаций объекта. Выбор модели является важным элементом процесса организации процедуры диагноза. Функциональные схемы систем диагностирования При решении какой-либо задачи диагностирования исследуемый объект подвергается некоторым испытаниям. В общем случае процесс диагностирования представляет собой многократную подачу на объект (рис. 6) определенных входных воздействий, многократное измерение и анализ ответов (выходных сигналов или реакций) на эти воздействия, которые могут поступать на входы объекта от средств диагностирования (СД) или являться внешними (рабочими) сигналами, определяемыми алгоритмом функционирования устройства. Измерение и анализ ответов объекта всегда осуществляется средствами диагностирования. Взаимодействующие между собой ОД и СД образуют систему диагностирования. Различают два вида систем диагностирования (рис. 6). Система тестового диагностирования (рис. 6а) предусматривает подачу воздействий на ОД со стороны СД. Других воздействий на ОД не поступает. Поэтому как состав, так и последовательность подачи этих воздействий можно выбирать исходя из условий эффективной организации процесса диагностирования. При этом каждое очередное воздействие можно назначать в зависимости от ответов объекта на предыдущие воздействия. Воздействия в такой системе называют тестовыми.  Рис. 6. Системы диагностирования технического состояния ОД: а - тестовое диагностирование; б - функциональное диагностирование В системе функционального диагностирования (рис. 6б) СД не формирует воздействий на ОД. На ОД и СД поступают рабочие воздействия, предусмотренные алгоритмом функционирования объекта. Система диагностирования действует в процессе рабочего функционирования ОД и решает задачи правильности функционирования и поиска неисправностей, нарушающих нормальное функционирование. Функциональное диагностирование Представим схему системы функционального диагностирования (рис. 6б) в виде схемы из двух блоков (рис. 7). В ней вся дополнительная аппаратура объединена в едином блоке - схеме контроля (СК). Результатом диагностирования является сигнал ошибки, который формируется при возникновении дефекта в ОД, а также, может быть, и в самой СК. Для оценки эффективности функционального диагностирования используется специальная характеристика — достоверность вероятность, с которой оценивается истинность результата, получаемого на выходе ОД. ДостоверностьD отражает как надежностные характеристики ОД и СК, так и информационные возможности используемого метода контроля.  Рис. 7. Блок-схема функционального диагностирования В общем случае могут иметь место три возможных события: ОД с контролем работает правильно; ОД с контролем показывает наличие ошибки (ошибки могут обнаруживаться либо только в ОД, либо как в ОД, так и в СК); о работе ОД с контролем нельзя сказать ничего определенного (неопределенный результат). В самом деле, если объект работает правильно или используемый метод контроля позволяет обнаружить ошибку, то такой результат правильно отражает истинное состояние ОД. Если ошибка произошла, а используемый метод контроля не смог ее обнаружить, или если ошибки нет, а схема контроля показывает наличие ошибки, то об истинном состоянии ОД с контролем ничего сказать невозможно. В этом случае имеет место неопределенность. Тестовое диагностирование При организации тестового диагностирования основной является задача построения тестов. Для дискретных объектов можно выделить три этапа в развитии теории построения тестов. Для первого этапа характерно стремление получить минимальные или оптимизированные тесты на основе представления комбинационных объектов таблицами истинности, а последовательных объектов - таблицами переходов и выходов. Основные методы построения тестов основаны на переборе вариантов, в большинстве случаев использованы таблицы функций неисправностей. Второй этап теории построения тестов характерен переходом к структурным и структурно-аналитическим моделям дискретных объектов, разработкой новых методов обработки этих моделей и отказом от задач получения минимальных тестов. Расширяется класс рассматриваемых неисправностей, в том числе исследуются вопросы обнаружения коротких замыканий в схемах на функциональных элементах, а также проблемы обнаружения неисправностей в программируемых логических матрицах. Развитие новых методов в теории построения тестов вызывалось главным образом увеличением размерности практических задач. Третий этап теории построения тестов связан с появлением больших и сверхбольших интегральных схем, микропроцессорных наборов и других элементов высокого уровня интеграции. В настоящее время широко применяют тесты, представляющие собой псевдослучайные последовательности входных воздействий. Такие псевдослучайные тесты генерируются регистром (Р) сдвига с обратными связями (рис. 8а), что существенно сокращает затраты на аппаратуру для реализации генератора тестов, так как не требуется память для хранения последних. Однако анализатор (А) ответов ОД в системе вероятностного диагностирования имеет такую же сложность, что и в системе детерминированного диагностирования (рис. 8а).  Рис. 8. Схема систем вероятностного диагностирования С целью его упрощения осуществляется сжатие длинных выходных последовательностей, формируемых на выходах ОД, при помощи специальных сигнатурных анализаторов СА (рис. 8б), которые представляют собой также регистры сдвига с обратными связями или счетчики. Применение СА позволяет эффективно тестировать сложные вычислительные системы. Для непрерывных объектов существует гораздо более широкое многообразие физических принципов реализации по сравнению с дискретными объектами. Это затрудняет разработку общих теоретических и методических подходов к построению тестов для непрерывных систем. Для каждого типа последних по этой причине используются собственные математические модели и методы построения тестов. Системы тестового диагностирования, представленные на рис. 9,используются в те промежутки времени, когда ОД не выполняет своих основных функций. При этом решаются задачи контроля исправности и поиска дефектов. Однако тестовое диагностирование может также применяться для контроля ОД в процессе функционирования, если в этом процессе можно выделить такие моменты, когда на входы ОД не поступают рабочие входные воздействия и выходы могут быть отключены от объектов управления. Структурная схема тестового диагностирования приведена на рис. 9. Запоминающее устройство (ЗУ) хранит тесты и эталонные реакции, которые поступают на входы ОД и анализатора по командам со стороны схемы управления.  Рис. 9. Структурная схема тестового диагностирования |