Разработка и анализ методов диагностирования специальных классов управляемых динамических систем

• Автор: Соловьева, Татьяна Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Задачи и методы диагностирования управляемых динамических систем

1.1 Постановка задачи диагностирования

1.2 Классификация методов диагностирования

1.2.1 Методы функционального диагностирования

1.2.2 Методы тестового диагностирования

1.2.2.1 Диагностирование по временным характеристикам

1.2.2.2 Диагностирование по частотным характеристикам

Выводы и результаты

2 Модификация и разработка частотных методов контроля и диагностики
2.1 Диагностирование ЛУС по АЧХ
2.2 Диагностика в плоскости АФХ
2.2.1 Аналитическое построение годографов дефектов
2.2.2 Выбор тестовых частот
2.2.3 Анализ различимости дефектов
2.3 Диагностирование по особым точкам АФХ
Выводы и результаты
3 Контроль и диагностика специальных классов линейных управляемы систем
3.1 Основные определения
3.2 Фазовращательные и моносингулярные системы
3.2.1 Критерии моносингулярности
3.2.2 Синтез моносингулярных систем
3.2.3 Алгоритмы диагностирования фазовращательных систем
3.3 Бисингулярные системы
3.3.1 Критерий бисингулярности
3.3.2 Алгоритмы синтеза бисингулярных систем
3.3.3 Алгоритмы диагностирования бисингулярных систем
3.4 Модально-сбалансированные системы
3.4.1 Критерии модальной сбалансированности
3.4.2 Критерий модальной сбалансированности систем третьего порядка
3.4.3 Алгоритмы синтеза модально-сбалансированных систем
3.4.4 Алгоритмы диагностирования модально-сбалансированных систем
3.5 Регулярные системы
3.5.1 Критерии регулярности
3.5.2 Алгоритмы синтеза регулярных систем
Выводы и результаты
4 Диагностирование типовых звеньев и систем
4.1 Примеры применения алгоритмов синтеза
4.2 Диагностирование электрических схем
4.2.1 Диагностирование по АЧХ
4.2.2 Контроль по фазовой декомпозиции
4.2.3 Диагностирование методом Шрайбера
4.2.4 Диагностирование моносингулярной электрической цепи
4.2.5 Диагностика бисингулярной электрической цепи
4.2.6 Диагностика модально-сбалансированной электрической цепи
4.3 Диагностирование механических систем
4.3.1 Диагностирование кольцевой системы
4.3.2 Диагностирование системы ньютонометров
4.4 Диагностирование систем автоматического управления
4.4.1 Диагностика по диаграмме Найквиста
4.4.2 Диагностирование по нулевому режиму
4.4.3 Диагностирование методом Шрайбера
4.4.4 Диагностирование методом избыточных переменных
4.4.5 Диагностирование фазовращательной системы
4.4.6 Диагностирование бисингулярной системы автоматического управления
Выводы и результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинги разработанных программ
А.1 Диагностирование ЛУС по частотным характеристикам
А. 1.1 Диагностирование ЛУС по АЧХ
А.1.2 Диагностирование ЛУС в плоскости АФХ
А. 1.3 Диагностика по особым точкам АФХ
А.2 Синтез ЛУС
А.2.1 Синтез бисингулярных систем
А.2.2 Синтез систем по полюсам и ГСЗ
А.2.3 Синтез регулярных систем
А.З Диагностирование специальных классов ЛУС
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ В Свидетельства о регистрации электронных ресурсов
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Техническая диагностика динамических систем представляет собой самостоятельное научное направление, имеющее большое значение для всех областей техники. Своевременное обнаружение дефектов и неисправностей позволяет предупреждать аварийные ситуации, возникающие при эксплуатации различны технических объектов, в частности, электрических, механических, информационно-измерительных и других систем. Высокий интерес к задачам технической диагностики в современном научном обществе подтверждает, что разработка методов диагностирования динамических систем является актуальной.
Степень разработанности темы исследования
К настоящему времени известно большое количество методов диагностики параметрических дефектов, которые могут применяться как в рабочих, так и в тестовых режимах. Среди основных работ, посвященных диагностированию, следует отметить работы отечественных ученых: П.П. Пархоменко, А.Н. Жирабка, А.Е. Шумского, Н.В. Колесова, A.C. Кулика, P.M. Юсупова, М.Б. Игнатьева, Ю.Г. Карпова, И.Е. Зубер, A.B. Тимофеева. Большой вклад в развитие технической диагностики управляемых систем внесли зарубежные ученые: P.M. Frank, R.N. Clark, R. Iserman, J. Gertler, R.V. Beard, A.S. Willsky, H.L. Jones.
Проблемы диагностирования динамических систем регулярно обсуждаются на всемирных конгрессах IFAC, международных конференциях и симпозиумах по контролю и диагностированию, таких как Design Automation and Test in Europe (DATE), East-West Design and Test Conference (EWDTC), Automatic Control in Aerospace, IEEE European TEST Symposium и других.
Условно существующие методы можно разделить на две группы.
Первая группа включает методы, рассчитанные на широкий круг объектов и неисправностей. Достоинство методов этой группы - их универсальность, недостаток -большие аппаратурные и иные затраты на организацию контроля и диагностики.
Вторая группа включает частные методы, учитывающие индивидуальные особенности проверяемых объектов, режимов их работы, априорную информацию о возможных дефектах. Как правило, они гораздо экономичнее и эффективнее методов первой группы, но имеют ограниченную область применения, часто являются пригодными только для данной установки или схемы.
В диссертации осуществляется компромиссный подход, и производится разработка методов диагностирования, ориентированных на отдельные классы объектов и дефектов,

Критерий 2 1 принадлежности начала координат окружности годографа дефекта в плоскости АФХ Для того чтобы окружность годографа дефекта некоторого параметра Мк проходила через начало координат на частоте юо, коэффициенты уравнения годографа (2.2) этого параметра должны удовлетворять соотношению пкщк - щкп2к = 0 •
Условием того, что годограф параметра Мк в плоскости АФХ представляет собой отрезок прямой, является выполнение равенства фк<2^к - = 0 • Для доказательства этого
утверждения, так же как и критерия 2.1, достаточно рассмотреть уравнение окружности годографа (2.3).
Пример 2.2. Инверсия плоскости АФХ.
Рассмотрим применение преобразования инверсии к окружностям годографов, построенным в примере 2.1. Пять из семи окружностей годографов исследуемой цепи пересекаются в точке (0, 0) (рисунок 2.3), следовательно, они после инверсии отобразятся в прямые. Действительно, числитель ПФ исследуемой электрической цепи имеет вид В(р) = Я2(Я]С^р + 1), следовательно, только окружности параметров Л) и С) не будут проходить через начало координат, и годографы этих параметров после инверсии плоскости останутся окружностями. Остальные годографы отобразятся в прямые, что, несомненно, упростит процедуру диагностики (рисунок 2.4).
Рисунок 2.4 - Годографы дефектов на частоте 100 рад/с после преобразования инверсии