Мета і структура технічної діагностики - студопедія

2. Постановка завдань технічної діагностики.

1.2. Основи технічної діагностики.

а) Мета і структура технічної діагностики.

Технічним діагностуванням називають науку про розпізнавання стану технічної системи.

Технічна діагностика вивчає методи отримання та оцінки інформації про стан системи (діагностичної інформації), моделі, що встановлюють зв'язок одержуваної інформації зі станом системи (діагностичні моделі) і алгоритми, відповідно до яких приймається рішення про стан системи.

Мета технічної діагностики - підвищення показників надійністю (в основному-ресурсу) систем.

Найбільш важливим показником надійності є відсутність відмов під час функціонування технічної системи. Відмова авіаційного двигуна в польоті, суднових механізмів корабля, енергетичних установок в роботі під навантаженням може призвести до катастрофічних наслідків. Технічна діагностика завдяки ранньому виявленню дефектів і несправностей дозволяє усунути подібні відмови в процесі технічного обслуговування, що підвищує надійність, а також дозволяє експлуатувати технічні системи відповідального призначення по їх станом. (При експлуатації за станом кожен екземпляр системи експлуатується до граничного стану відповідно до рекомендацій системи технічної діагностики. Експлуатація за технічним станом може принести істотну вигоду, еквівалентну 1/3 вартості системи).

Основним завданням технічної діагностики є розпізнавання стану технічної системи в умовах обмеженої інформації. Технічну діагностику називають також безрозбірного, підкреслюючи тим самим найважливіше її властивість визначення стану системи без розбирання її. В таких умовах отримання інформації утруднено і висновок про стан системи робиться на основі статистичних методів.

Але технічна діагностика вирішує не тільки завдання з розпізнавання стану системи, але і займається розробкою методів пошуку несправностей.

У зв'язку з цим в діагностиці виділяють два взаємопов'язані напрями.

Перше з них, базуючись на певній, отриманої від досліджуваної системи інформації, визначає стан системи: працездатна - непрацездатна. Теоретичним фундаментом .для вирішення завдань цього напрямку служить теорія розпізнавання образів. що є одним з розділів технічної, кібернетики - науки про управління технічними системами.

Другий напрямок базується на теорії контролеспособності. Контролеспособностью називається властивість системи забезпечувати достовірну оцінку її технічного стану і раннє виявлення несправностей і відмов. Контролеспособность забезпечується конструкцією системи і прийнятою системою технічної діагностики.

Структура технічної надійності відповідно до виділених напрямками має вигляд, представлений на рис. 1.7.

Алгоритми, правила вирішення і моделі - найважливіші компоненти теорії розпізнавання. Алгоритми розпізнавання, що визначають хід процесу діагностування, грунтуються на діагностичних моделях, що встановлюють (як уже зазначалося) зв'язок між станами технічної системи і їх відображеннями у просторі діагностичних сигналів. При цьому істотним є вибір правила прийняття рішення про віднесення системи до того чи іншого класу (справних або несправних). Рішення названої завдання завжди пов'язане з ризиком помилкової тривоги (прийняти справну, систему за несправну) або пропуску цілі (прийняти несправну систему за справну). Для прийняття обґрунтованого рішення в цьому випадку залучаються методи теорії статистичних рішень.

В теорії контролеспособності можна, виділити три основні аспекти:

1 вивчення методів, і засобів отримання діагностичної інформації;

2 контроль стану системи, що передбачає використання діагностичної інформації, і формування керуючих впливів на систему;

3 пошук несправностей, що забезпечує найбільшу ефективність цього процесу за рахунок розробки відповідних алгоритмів пошуку і діагностичних тестів.

б) Постановка задач технічної діагностики.

З метою більшої наочності постановку завдань здійснимо з використанням конкретного прикладу.

Завдання технічної діагностики полягає у визначенні ступеня зносу шліців (глибини зруйнованого поверхневого шару) за даними вимірювання ряду непрямих параметрів. Як вказувалося, однією з основних особливостей технічної діагностики, є розпізнавання в умовах обмеженої інформації, коли потрібно керуватися певними прийомами і правилами для прийняття обґрунтованого рішення.

Розпізнавання стану системи - це віднесення стану системи і одному з можливих класів (діагнозів). Число діагнозів залежить від особливостей задачі і цілей дослідження. Найбільш часто потрібно провести вибір з двох діагнозів: "справний стан" - "несправний стан". В інших випадках необхідно більш детально охарактеризувати несправний стан. У більшості завдань технічної діагностики діапазони встановлюються заздалегідь і завдання розпізнавання називають завданням класифікації.

Так як: технічна діагностика пов'язана з обробкою великого обсягу інформації, ті прийняття рішень (розпізнавання) здійснюється як правило з використанням ЕОМ.

Сукупність послідовних дій в процесі розпізнавання називається алгоритмом розпізнавання. Найважливішою частиною процесу розпізнавання є вибір параметрів, що описують стан системи. Вони повинні містити таку кількість, інформації, щоб при, обраному числі діагнозів процес розпізнавання міг бути здійснений.

Тепер від словесної (вербальної) постановки задачі розпізнавання, що включає вибір параметрів, розробку моделей, алгоритмів і правил прийняття рішення, перейдемо до математичної постановці.

У завданнях діагностики стан системи описують за допомогою комплексу ознак:

де - ознака, що має j розрядів.

Нехай, наприклад. ознака характеризує температуру газу на виході двигуна і є 3-х розрядним. тобто температура розглядається як знижена, нормальна і підвищена. Кожен розряд ознаки позначається. наприклад, підвищується температура. Фактично спостерігається стан відповідає певному значенню ознаки, що відзначають верхнім індексом (*). Так, при підвищеній температурі реалізація ознаки буде.

У загальному випадку кожен екземпляр системи є певною реалізації комплексу ознак

При вирішенні ряду задач систему зручно характеризувати дискретними ознаками. а безперервними параметрами. утворюють n-мірний вектор і точку в n-вимірному просторі:

При безперервному описі потрібно значно більший обсяг інформації, але точність опису зростає. Однак, якщо відомі статистичні закони розподілу параметра, то необхідний обсяг інформації скорочується. Принципових відмінностей при описі системи за допомогою .прізнаков або параметрів немає.

До задачі розподілу існують два підходи. імовірнісний і детермінований.

Постановка завдання розпізнавання при імовірнісному підході

Є система, яка знаходиться в одному з n випадкових станів (всі можливі стану системи. Тобто діагнози, відомі). Відома сукупність ознак або параметрів, кожен, з яких з певною ймовірністю характеризує стан системи. Для виконання завдання потрібно побудувати вирішальні правило, за допомогою якого наявна сукупність ознак була б віднесена до одного з можливих станів (діагнозів). Необхідно також оцінити достовірність прийнятого рішення і ступінь ризику помилкового рішення.

Постановка завдання розпізнавання при детермінованому підході

У цьому випадку завдання зручно формулювати з використанням геометричних образів. Якщо система характеризується n-мірним вектором Х, то будь-який стан системи представляє точку в n-вимірному просторі параметрів. Передбачається, що діагноз є певною області розглянутого простору параметрів. Потрібно знайти вирішальне правило, відповідно до якого пред'явлений вектор X (діагностується стан системи) буде віднесений до певної області діагнозу. Таким чином, завдання зводиться до поділу простору параметрів на області діагнозів.

При детермінованому підході області діагнозів зазвичай вважаються непересічними.

Обидва розглянутих підходу не мають принципових відмінностей. Імовірнісний є більш загальним, але вимагає значно більшого обсягу попередньої інформації. Детермінований більш коротко описує суттєві сторони процесу розпізнавання, менше залежить від надлишкової інформації.