Разработка и реализация моделей, методов и алгоритмов решения задач оптимального синтеза контролепригодных объектов

• Автор: Соколова, Элеонора Станиславовна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 351 с. : ил

Введение .

1. Обзор существующих методов обеспечения контролепригодности,

качества функционирования и диагностирования непрерывных

объектов и программных средств . . . . . . .

2. Теоретические аспекты контролепригодности

2.1. Математическая модель объекта и сс свойства .

2.2. Эквивалентность дефектов произвольной кратности и методы се

разрешения

2.3. Количественная оценка контролепригодности объекта . .

2.4. Глубина диагностирования и ее связь с показателями надежности,

ремонтопригодности и стоимости объекта . . . .

2.4.1. Определение глубины диагностирования по математической модели объекта . . . . . . .
2.4.2. Модель времени восстановления
2.4.3. Исследование влияния глубины диагностирования на показатели надежности объекта
2.4.4. Зависимость оптимальных значений коэффициентов готовности и простоя от структурного параметра а .
2.4.5. Зависимость среднего времени восстановления и коэффициента простоя объекта от параметров а, 1о, Фо .
2.4.6. Влияние глубины диагностирования на надежность резервированных объектов . . . .
2.4.7. Исследование зависимости стоимости объекта от глубины диагностирования . . . . . .
2.5. Выводы .
3. Синтез контролепригодных объектов
3.1. Алгоритмы обеспечения различимости дефектов . . .
3.1.1. Алгоритм обеспечения одноразличимости и построения программы поиска одиночных дефектов , . . .
3.1.2. Алгоритм обеспечения одноразличимости и построения программы поиска кратных дефектов . . . .
3.1.3. Пример построения программ диагностирования одиночных и кратных дефектов . . . . . . .
3.2. Синтез контролепригодных объектов по показателям надежности
3.2.1. Максимизация коэффициента готовности объекта при
ограничении на число дополнительных диагностических параметров
3.2.2. Максимизация коэффициента готовности объекта при ограничении на стоимость реализации
диагностических параметров . . . . .
3.2.3. Минимизация множества точек съема диагностической информации, обеспечивающего заданное значение коэффициента готовности объекта . . . .
3.2.4. Минимизация стоимости реализации точек съема диагностической информации, обеспечивающих
заданное значение коэффициента готовности объекта .
3.2.5. Повышение надежности сложного объекта за счет обеспечения контролепригодности входящих в его состав подсистем
3.2.6. Примеры синтеза контролепригодных объекгов и построения программ их диагностирования . . .
3.2.7. Обеспечение заданного уровня надежности сложного объекта при минимизации затрат на контролепригодность подсистем .
3.3. Выводы .
4. Влияние глубины диагностирования на надежность объекгов с различным уровнем эффективности функционирования . . .
4.1. Математическая модель функционирования сложного объекта .
4.2. Определение показателей качества и эффективности функционирования технических объектов
4.2.1. Влияние глубины диагностирования на надежность однофункциональных объектов .
4.2.2. Влияние глубины диагностирования на надежность многофункциональных объектов . . . .
4.3. Пример анализа надежносги сложного объекта по критерию эффективности . . . . . . .
4.4. Выводы .
5. Распространение предложенных методов на тестирование программных средств и гидравлических сетей
5.1. Основные принципы и методы тестирования программ . .
5.2. Критерии качества тестирования программ
5.3. Построение тестирующих процедур для обеспечения корректности структуры программ .
5.3.1. Описание модели и постановка задачи
5.3.2. Алгоритм диагностирования программных объектов с
полной локализацией ошибок
5.4. Использование модели переходных вероятностей для оценки надежности программного продукта .
5.5. Построение процедур диагностирования утечек в гидравлических сетях
5.6. Выводы
6. Практическая реализация результатов работы
6.1. Обеспечение контролепригодности системы наддува
нейтральным газом топливных баков самолега . . .
6.1.1. Краткая характеристика системы
6.1.2. Описание работы системы . . . .
6.1.3.Обеспечение контролепригодности СННГТБ в режиме
снижения .
6.1.4. Обеспечение контролепригодности СННГТБ в режиме
подъема и горизонтального полета .
6.2. Выводы
7. Заключение . . . . . . . . .
8. Список литературы . . . . . . . . .
9. Приложения
Приложение 9.1 .
Приложение 9.2
Приложение 9.3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Однако структурный анализ графмодели становится трудоемкой задачей по мере усложнения объекта диагностирования, а реализация метода на ЭВМ затруднена изза сложности его алгоритмизации. Предложенные алгоритмы применимы для ограниченного класса объектов, моделью которых является ациклический последовательнопараллельный граф или граф типа дерева. Дальнейшим развитием данных методов стали работы , в которых минимальное множество контрольных точек определяется в предположении поочередной подачи сигналов на входы объекта. При этом в качестве математической модели объекта используется матрица путей упорядоченного графа. Выбор минимальной совокупности контрольных точек, различающих однократные дефекты, производится путем построения матрицы различающих совокупностей контрольных точек для всех двухэлементных неразличимых дефектов и определения ее минимального покрытия . В работе предложен алгоритм доопределения минимального множества контрольных точек, локализующих одиночный дефект, такой совокупности контрольных точек, чтобы обеспечивался поиск дефекта произвольной кратности. Для этого в матрице проверок определяются все равные линейные комбинации столбцов, строится матрица различающих совокупностей и определяется ее минимальное покрытие. Однако поиск равных линейных комбинаций по матрице проверок представляет значительные трудности уже для задач небольшой размерности, а с ростом размерности задачи практически неосуществимы. В работе предлагается алгоритм определения минимальной совокупности контрольных точек, позволяющей найти подозреваемые дефекты кратности 2. В рассмотрены методы анализа надежности структурносложных систем, элементы которых допускают произвольную логику функционирования. При этом обобщены результаты ряда зарубежных работ но расчету надежности сложных систем с сетевой структурой, использующих математические теории графов. В работах рассматриваемые модели объектов демонстрируют более широкое применение матричного метода, на основе которого представлены различные варианты назначения оптимальных диагностических программ. Большая группа работ посвящена решению задач построения процедур локализации места обнаруженных дефектов. В работах 7 решаются задачи оптимизации последовательных программ диагностирования сложных объектов. В работе диагностирование объекта предлагается осуществлять последовательной проверкой блоков до обнаружения неисправного. Оптимальной при этом определена последовательность проверок, в которой проверки расположены в порядке неубывания соотношения тД, где Т время проверки 1го блока, вероятность его отказа. В работе предложен алгоритм поиска дефекта в предположении возможности проверки любого блока при равных стоимостях проверок. Алгоритм состоит в следующем. Блоки располагаются в порядке невозрастания величины , , п. Два последних элемента полученной последовательности группируются в один условный, для которого пЗп1 Условный блок устанавливается в последовательности в соответствии с величиной Р и опять группируются два последних блока. Процесс продолжается до тех пор, пока все блоки не будут сгруппированы в один. В работах 6 рассматривается задача построения оптимальных программ поиска дефекта при наличии произвольной совокупности проверок и различных затратах на применение каждой проверки. Предложенные алгоритмы базируются на методе динамического программирования МДП и методе ветвей и границ МВГ. МДП для построения оптимальной программы диагностирования впервые был применен в , при этом использованы идеи работ Беллмана , и Хелда 0. Оптимальным разбиением подмножества состояний называется такое, которое обеспечивает минимальное среднее значение стоимости всех дальнейших разбиений, производимых до получения одноэлементных подмножеств. Б к1 и Б и . Бк составляет полную группу событий, т. СДО к1 ДО у математические ожидания стоимостей оптимальных дальнейших разбиений подмножеств Би и продолжающихся до получения одноэлементных подмножеств. С Х8ыС8и СХв. Процесс начинается с рассмотрения подмножеств, содержащих два состояния, оптимальное разбиение которых очевидно.