Разработка моделей и алгоритмов оптимизации процедур диагностирования на граф-моделях технических систем

• Автор: Степаненко, Мария Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1 Обзор существующих методов диагностирования технических систем

1.2 Причины возникновения, характеристики и классификация отказов в технических системах

1.3 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ .

2.1 Математические модели объектов диагностирования и их свойства

2.2 Модель классов эквивалентности диагностических пар.

2.3 Количественные оценки сложности методов обработки диагностической информации на базе матричных моделей

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПОСТРОЕНИЯ ПРОЦЕДУР ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФЕКТОВ НА БАЗЕ МОДЕЛИ КЛАССОВ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАР.
3.1 Алгоритм минимизации комбинационной процедуры поиска дефектов на базе модели классов эквивалентности диагностических пар.
3.2 Минимизация затрат на проведение процедуры диагностирования, обеспечивающей заданный уровень контролепригодности объекта.
3.3 Максимизация критерия контролепригодности при ограничении на затраты, связанные с проведением процедуры диагностирования.
3.4 Повышение эффективности применением генетических алгоритмов к задачам технической диагностики на основе МКЭДП
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4 АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И
АЛГОРИТМОВ И ИХ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.
4.1 Автоматизация алгоритмов построения процедур диагностирования технического состояния объектов
4.2 Описание разработанного программного продукта для построения процедур диагностирования на базе МКЭДП
4.3 Применение разработанных алгоритмов для диагностирования участка газотранспортной сети
4.4 Минимизация множества перекрытых вентилей для решения задач диагностики транспортных сетей.
4.5 Оценка эффективности методов построения процедур диагностирования графмоделей технических систем по результатам экспериментов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Задачи построения процедур диагностирования объектов непрерывного действия решаются на базе логических моделей и графов причинно-следственных связей. Отметим, что для обработки логической модели и графа причинно-следственных связей можно использовать одни и те же методы, поскольку очевидно, что логическая модель, не содержащая многоканальных блоков, может быть воспринята как граф причинно-следственных связей между входными, внутренними и выходными параметрами объекта. Справедливо также обратное: если при построении графа причинно-следственных связей выполнены требования, предъявляемые к построению логической модели, то от графа причинно-следственных связей можно однозначно перейти к логической модели. Работа [] посвящена разработке алгоритма, обеспечивающего различимость дефектов, как устойчивых, так и неустойчивых, в блочных объектах. Объект представлен логической моделью, которая отражает причинно-следственные связи, существующие в объекте при наличии в нем дефектов. Анализ логической модели проводится на основании использования методов, разработанных в []. Для обеспечения полной различимости в рассматриваемой работе предложен алгоритм, позволяющий путем удаления минимального множества дуг обратных связей получить модель объекта диагностирования в виде направленного графа без контуров и петель. Далее выбирается минимальное число точек контроля, позволяющих однозначно определить место дефекта. Задача получения минимального числа точек контроля ставится как задача поиска минимального покрытия таблицы функций неисправностей. Алгоритмы обработки результатов, снимаемых в контрольных точках в процессе диагностирования, при этом не рассматриваются. Первые шаги в разработке процедур диагностики технических систем были предприняты в работах [-], где были заложены основы прикладной теории надежности, контроля и диагностирования объектов разной физической природы (механических, электрических, гидравлических и т. Большое количество работ, вызванное актуальностью задач технической диагностики, посвящено проблемам поиска дефектов, однако сложность рассматриваемых объектов при этом ограничивается возможностями разработанных методов. Так в первых работах по технической диагностике [-] приведены алгоритмы, позволяющие формализовать процедуру выбора эффективных с точки зрения обеспечения различимости дефектов диагностических параметров. Алгоритм назначения совокупности диагностических параметров на базе математического описания объекта в виде граф-модели описан в работе []. Каждая вершина графа оценивается составным показателем, который учитывает издержки при организации контроля. Находится подмножество вершин граф-модели объекта диагностирования, определяющее совокупность диагностических параметров. Далее находится соответствие симптомов дефектам. Выбранные подобным образом диагностические параметры являются предварительными, а потому их число можно сократить. Окончательный перечень параметров, подлежащих контролю, определяется применением того или иного метода распознавания образов. Алгоритм минимизации числа точек съема информации, обеспечивающей различимость технического состояния объекта исследования, описан в работе []. Он позволяет найти минимальное подмножество, учитывая структуру граф-модели. Согласно методу, сначала строится матрица смежности, затем таблица для формирования внешне устойчивого подмножества вершин граф-модели. В построенной таблице выделяются ключевые вершины, тупиковые вершины и вершины, отображающиеся в уже включенных в искомое подмножество вершинах. Проводится алгебраический анализ информативности отдельных вершин. Наиболее информативная вершина включается в подмножество. Производится заполнение таблицы, из которой в дальнейшем выделяется минимальное внешне устойчивое подмножество вершин граф-модели объекта диагностирования. В работе также проводится обзор существующих алгоритмов минимизации и в сравнении их с предлагаемым методом отмечается его эффективность. Однако следует отметить, что рассмотренный алгоритм не гарантировал однозначной идентификации дефекта конструкции.