Синтез контролепригодных систем по информационному критерию

• Автор: Викулова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 138 с. : ил

Введение
Сравнительный анализ методов обеспечения контролепригодности и постановка задачи исследования
1.1 Обзор существующих методов диагностирования и синтеза контролепригодных технических систем

1.2 Постановка задачи исследования .

Математическая модель структурно связанных

технических объектов

2.1 Логическая модель

2.2 Упорядоченный граф

2.3 Матрица проверок

2.4 Обобщнная вероятностноструктурная модель

2.5 Стратегия определения состояния системы

2.6 Диагностическая модель .
2.7. Выводы
Информационный синтез контролепригодных
технических систем
3.1 Оптимизация алгоритма принятия решения
о состоянии системы
3.2 Оптимизация матрицы проверок
3.3 Оптимизация размещения блоков по
конструктивным единицам
3.4 Выводы
Практические аспекты проблемы обеспечения контролепригодности и синтеза контролепригодных технических систем
4.1 Радиолокатор МРЛ5
4.2 Электронная система автоматического
управления дуговой сваркой
4.3 Мониторинг состояния серверных компьютерных систем
4.4 Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Возросшая сложность современных технических систем приводит к необходимости правильного и своевременного решения проблемы обеспечения их безопасной и эффективной работы.
Безопасность сложной технической системы для окружающей среды во многом определяется уровнем ее контролепригодности. Высокий уровень контролепригодности обеспечивает снижение затрат на тестирование на стадиях производства и эксплуатации с помощью внешних тестирующих устройств и является основой для создания отказоустойчивых элементов, узлов, подсистем, в которых реализуется концепция функционального самоконтроля с помощью встроенных средств диагностирования.
Жизненно важным является обеспечение контролепригодности технических систем управления вредными и опасными производствами. Приспособленность таких объектов к контролю и диагностике позволяет создавать системы автоматического поиска неисправностей, которые используются для поддержки операторов, управляющих работой этих объектов в аварийных ситуациях.
Вопросам обеспечения контролепригодности посвящено большое количество работ как отечественных ученых П.П. Пархоменко, Е.С. Согомоняна, В.А. Гуляева, В.И. Сагунова, Мозгалевского, А.П.Горяшко, Д.В. Сперанского, В.П. Чипулиса, так и зарубежных , , ,
.V. , и др. Однако каждый из известных в настоящее время методов синтеза контролепригодных систем и локализации дефектов применим, как правило, к определнному, достаточно узкому классу технических объектов. А большинство известных алгоритмов обладает высокой сложностью и трудомкостью, что делает невозможным их применение для больших систем и при работе в реальном времени.
Эффективность восстановления отказавших устройств и систем тем выше, чем меньше время восстановления. Для уменьшения времени восстановления, прежде всего, необходимо уменьшить время диагностирования, что может быть, достигнуто специальными методами и средствами обработки диагностической информации с высокой степенью автоматизации. Однако применение специальных методов и автоматизированных средств обработки диагностической информации может оказаться неэффективным, если не обеспечена приспособленность устройств и систем к диагностированию, т.е. их контролепригодность. Неприспособленность технических систем к диагностированию приводит к недопустимому увеличению времени установления места дефекта, что в свою очередь может привести с аварии с тяжелыми последствиями для обслуживающего персонала, окружающей среды и самого производства.
Следовательно, возможность диагностирования технических объектов необходимо предусмотреть на стадии проектирования, т.е. осуществить синтез контролепригодных объектов.
Актуальность


Кроме того, методика определения состояния системы по результатам измерений параметров в точках контроля и соответствующий алгоритм могут быть использованы в системах автоматизированного управления сложными техническими объектами для поддержки управленческих решений оперативного персонала. Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методы и алгоритмы синтеза контролепригодных систем по информационному критерию используются в ФГУП ЦНИИ Буревестник и в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета. Апробация работы. VII Международной конференции Математика. Компьютер. Научнотехнической конференции факультета информационных систем и технологий ФИСТ Н. V Международной конференции НТИ . VI Международной конференции НТИ. Информационное общество. Интеллектуальная обработка информации. Информационные технологии Москва, ВИНИТИ, . Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 9 работ. Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, заключения и приложений. В первой главе проводится сравнительный анализ известных методов обеспечения контролепригодности и синтеза контролепригодных технических систем. Во второй главе предлагается обобщенная математическая модель для синтеза контролепригодных объектов, позволяющая учитывать априорные сведения о структуре системы и о ее вероятностном описании, и обосновывается информационный подход к решению задачи оптимизации глубины диагностирования рассматриваемых объектов. В третьей главе приводятся методы и алгоритмы принятия решения о состоянии системы по результатам измерений, оптимизации матрицы проверок и оптимального распределения блоков по конструктивным единицам, разработанные на базе предложенной диагностической модели. В четвртой главе приведены результаты практической реализации предложенных методов синтеза контролепригодных технических объектов. В заключении изложены основные результаты диссертационной работы. В приложении приведены программные продукты, реализующие предложенные в диссертационной работе алгоритмы и акты внедрения результатов диссертационной работы. Все существующие на сегодняшний день методы различимости дефектов для непрерывных объектов базируются на допусковых способах контроля, т. Такой подход позволяет любое устройство непрерывного действия независимо от его специфики функционирования представить математической моделью логического типа. Такая модель была впервые описана в работах 4,, а в работе 2 приведено строгое доказательство однозначного соответствия между исследуемым объектом и моделью. Рассмотренное представление технического устройства логической моделью применимо к объектам, которые могут быть описаны блочной, функциональной или структурной схемой. Для систем, функционирование которых может быть описано совокупностью дифференциальных уравнений, в работах 3, предлагается способ обнаружения дефектов на основе анализа коэффициентов передаточной функции систем. Дефекты, возникающие в системе, обнаруживаются по степени отклонения контрольного сигнала от номинального значения, что соответствует изменению коэффициентов передаточной функции системы. Эффективность этих методов с точки зрения различимости дефектов достаточно низка в связи с тем, что выделение из общего коэффициента передачи системы коэффициентов, соответствующих отдельным функциональным блокам, представляет значительные трудности. В работе предлагается алгоритм поиска дефекта на основе модели в виде системы дифференциальных уравнений, дополненной процедурой анализа структуры контролируемой системы с учетом характеристик надежности. Алгоритм поиска дефекта при этом существенно зависит от способа оценки состояния контролируемых параметров. Для оптимизации алгоритма поиска дефекта в работе предложен критерий, представляющий собой отношение модуля относительного изменения контролируемого параметра при наличии и отсутствии дефектов в контролируемой системе к величине, принятой за эталон характеристики надежности.