Классификация методов и видов контроля

Виды контроля целесообразно классифицировать по: цели проведения (1), глубине и полноте реализуемых проверок; по степени автоматизации контрольных операций; по времени реализации контрольных операций; последовательности реализации контрольных операций; по типу конструктивной реализации средств контроля; по расположению средств контроля относительно объектов проверки; по иерархии управления; по типу реализуемого решающего правила; по отношению к режимам работы системы.

1) Контроль работоспособности. Диагностический контроль.

2) Полный, неполный(частичный), сквозной, местный(локальный).

3) Неавтоматизированный(ручной),полуавтоматизированный, автоматизированный.

4) Периодический, непрерывный

5) Последовательный, параллельный, последовательно-параллельный.

6) Внутренний, внешний.

7) Непосредственный, дистанционный.

8) Централизованный, нецентрализованный.

9) Детерминированный, вероятностный.

10) Контроль в рабочем режиме(статистический), профилактический контроль(диагностический).

1. В зависимости от того, какая конечная цель проведения контроля, он может быть классифицирован как контроль работоспособности и как диагностический контроль.

При контроле работоспособности цель проверок сводится к своевременному выявлению фактов отсутствия или наличия неисправности в проверяемой системе и искажений в виде сбоев в выходной информации.

При диагностическом контроле проверку проводят с целью установления места и причины неисправности или характера отказа. Эти виды контроля основаны на различных методах проверки, которые по-разному технически реализуются и используются в различных условиях.

В общем случае контроль работоспособности является составной частью диагностического контроля. Принципиально почти всегда можно осуществить диагностический контроль, не имея информации о том, работоспособна система или нет. Однако, для реализации диагностического контроля требуется больше времени, поэтому, как правило, в начале выполняют контроль работоспособности как более простой и требующей меньше затрат времени. Затем, если это необходимо, проводят диагностическую проверку.

Лекция №16

2. По полноте реализуемых проверок контроль работоспособности классифицируется как полный, если достаточной для практики точностью можно считать, что вероятность обнаружения факта появления неисправности или сбоя равна единице, и как неполный (частичный), если указанная вероятность меньше 1.

Аналогично, под полным диагностическим контролем будем понимать такой контроль, при котором вероятность установления места и причины (сбоя) равна 1, а под частичным – контроль, при котором данная вероятность оказывается меньше 1.

По глубине реализуемых проверок контроль системы может быть не только контролем работоспособности и диагностическим, но и комбинированным. В последнем случае для одной части системы он позволяет дать только двоичную систему состояния (работоспособности или неработоспособности), а для другой решает задачу диагностики с определенной глубиной (до подсистем, блоков, каналов, узлов, модулей и т.д.). Если проверке подвергаются все этапы хранения, передачи и переработки информации в системе, контроль называют сквозным. При сквозном контроле нет разрыва в цепи проверке циркулирующей информации, по тому устойчивый и не устойчивый отказ может быть обнаружен на любом этапе работы системы.

При местном (локальном) контроле проверяются только отдельные устройства системы или отдельные этапы ее работы.

3. ПО степени автоматизации контрольных операций контроль может быть:

· Не автоматизированным (ручным), если подключение измерительных приборов (специальных контрольных устройств) или переключение аппаратуры в контрольный режим оператор производит в ручную, и сравнивание измеряемых параметров с номинальными значениями, принятие решения о работоспособности аппаратуры и техническая диагностика также осуществляется человеком-оператором;

· Полуавтоматизированный, если некоторая часть операции по подключению и переключению измерительных устройств или перевод аппаратуры в контрольные режимы реализуется автоматически, а сравнение измерительных параметров с номинальными значениями, принятие решения работоспособности аппаратуры и диагностика неисправностей (отказов) и сбоев осуществляется оператором;

· Автоматизированным, если вся последовательность контрольных операций, включая выработку сигнала о работоспособности аппаратуры и указания места (причины) неисправности или сбоя, осуществляется без вмешательства человека, т.е. автоматически.

4. По времени реализации контрольных операций различают периодический контроль реализуемый через определенные интервалы времени, а оперативный (непрерывный), осуществляемый непрерывно в процессе выполнения системой стоящей перед нею задачи.

5. По последовательной реализации контрольных операций контроль может быть классифицированным как параллельный, когда отдельные устройства системы контролируются одновременно, и последовательный, когда устройства проверяются одно за другим. В системе может быть реализован также последовательно-параллельный контроль, при которым часть устройств проверяется последовательно, а часть параллельно.

6. По типу конструктивной реализации контроль может быть внутренним и внешним.

Внутренний контроль осуществляется средствами, которые являются составной частью объекта проверки. При внешнем контроле оценка состояния объекта проверки производится с использованием устройств, которые не входят в его структуру, т.е. являются внешними по отношению к нему. Как правило, внешние средства проверки конструктивно реализуются в виде автономной системы контроля, которая может быть использована для проверки различных объектов. Если система проверки предназначена для проверки объектов одного класса, то она называется специализированной, а если для объектов нескольких классов – универсальной. <Примером первых являются специализированные автоматы контроля, а вторых – системы контроля, построенные на базе управляющих машин.>внешний контроль, как правило, является периодическим.

7. Система контроля может быть подвижной и стационарной. <В первом она транспортируется от одного объекта к другому, во втором установлена стационарно.> При этом возможно расположение системы контроля как непосредственно у объекта контроля, так и на значительном удалении от него с использованием специальной линии связи. В соответствии с этим контроль может быть непосредственным или дистанционным.

Лекция №17

 

8. Управление контролем системы и его управление может осуществляться из единого центра. В этом случае контроль является централизованным. При децентрализованным контроле отделые устройства системы проверяются независимо одно от другого.

9. По типу реализуемого решающего правила контроль может быть детерминированным (нерандомизированным) или вероятностным (рандомизированным).

При детерменированном контроле каждой допустимой реакции ставится в соответствие вполне определенное допустимое состояние проверяемого объекта. Принимаемых решений может быть столько, сколько имеется выходных реакций. Между множеством реакций и множеством допустимых состояний существует взаимооднозначное соответствие.

Вероятностный контроль предполагает, что с каждой реакцией связана вероятностная матрица, в соответствии с условными вероятностями которой принимается определенное окончательное решение о состоянии объекта контроля. Эти условия вероятности реализуются специальным устройством.

При таком контроле число допустимых состояний превышает число различных выходных реакций.

10. В зависимости от режимов работы проверяемой системы, при которых реализуются контрольно-проверочные операции, различают контрольв рабочем режиме и профилактическийконтроль.

Контроль в рабочем режиме осуществляется в процессе выполнения системой возложенных на нее функций.

Профилактическийконтроль предназначен для установления состояния системы в целом и отдельных ее устройств в период профилактических работ. Этот вид контроля может быть проведен при нормальном и «утяжеленном» режиме работы проверяемой системы. Оценка состояния может проводиться как на момент контроля, так и с прогнозированием. «Утяжеленный» режим работы системы дает возможность выявить элементы, которые находятся на грани отказа, и своевременно их заменить. При этом неустойчивые отказы могут стать устойчивыми, что облегчает их выявление и локализацию. Контроль может быть как динамический, так и статистический. В первом случае оценка состояния системы производится на основании анализа характера переходных процессов, а во втором - после завершения этих процессов.

< В качествепримера статического режима контроля могут быть названы проверки непрерывной системы управления посредством частичного метода, и динамического режима – проверки ее посредством временного метода (по характеру изменения переходной характеристики при заданном входном воздействии). >

В зависимости от принципов формирования и получения признаков, по совокупности которых оценивается состояние системы, все упомянутые виды контроля могут быть реализованы прямыми и косвенными методами.

Рисунок 35 - Классификационная схема методов контроля АС

Прямые методы базируются на формировании признаков по значениям основных параметров, характеризующих качество функционирования проверяемой системы.

<К косвенным можно отнести методы, базирующиеся на реализованном человеком-оператором эвристических решающих правил по совокупности его визуальных, акустических и тактильных вероятностей.>

Программныйконтроль основан на реализации специальных программ и логических методов, контролирующих работу системы в целом или отдельных ее устройств и элементов.

Программно-логический контроль организуется на основе использовании избыточной и сходной и промежуточной информации. Наиболее просто реализовать программно-логический контроль посредством неоднократной переработки информации с последующим сравнением получаемых результатов.

Для обнаружения искажения информации достаточно обеспечить двукратную ее переработку. Исправление информации возможно только в том случае, если число циклов ее переработки не меньше трех (мажоритарный принцып).

Обычно при реализации этого метода система контроля автоматически обеспечивает третий цикл (и больше) переработки информации, если результаты первых двух не совпали.

Преимуществом программно-логического контроля является то, что он:

· Не требует специальной аппаратуры и поэтому может быть применен в любой системе с программным управлением;

· Позволяет надежно обнаруживать сбои.

К недостаткам этого вида контроля можно отнести:

· Снижение производительности системы;

· Невозможность обнаружение неисправности;

· Выявление сбоев не в момент их возникновения, а в конце этапов решения задачи;

· Невозможность локализации места выявленной ошибки;

· Затраты емкости памяти для хранения программ;

· Возможность применения лишь при неискаженных исходных данных, хранимых в устройстве памяти.

Алгоритмический контроль является разновидностью программно-логического контроля. При алгоритмическом контроле на основе анализа алгоритмов задач, реализуемых данной системой, строится так называемый «усеченный» алгоритм, который используется для целей контроля. Усеченный алгоритм должен бать по своей длине и времени выполнения примерно на порядок меньше основного алгоритма. В этом случае производительность системы понижается примерно на 10% при незначительном (около 1%) увеличения емкости памяти программ.

Алгоритмический контроль наиболее целесообразно применять в управляющих элементах системы, решающих определенный класс задач, связанных с управлением реальными объектами.

К недостаткам алгоритмического контроля помимо тех, которые характерны для программно-логического контроля, следует отнести ограниченность его применения, так как не для каждого полного алгоритма можно построить усеченный алгоритм.

Тестовый контроль – это проверка систем с помощью испытательных программ. При выполнении теста вычислительная машина, используемая в системе осуществляет определенную последовательность действий под исходными числами, сравнивает полученные результаты и в случае их несовпадения фиксирует ошибку.

Испытательные программы, применяемые при тестовом контроле, по характеру работы делятся на контролирующие тесты и диагностические тесты.

< Контролирующие тесты используют для определения факта наличия неисправности (принцип расширяющихся областей). Диагностические тесты для определения элемента или группы элементов, в которых имеется неисправность (на основе сужающихся областей).>

Преимущества тестового контроля:

· Позволяет автоматизировать процесс обнаружения и поиска неисправности;

· Не требует диагностической аппаратуры.

К недостаткам тестового контроля можно отнести следующее:

· Невозможность обнаружения сбоев, так как в момент проверки работы системы тестами сбой может не появиться;

· Обнаружения отказов (неисправностей) происходит не в момент их возникновения, а с запозданием, равном в среднем половине периода, с которым с которым пропускаются контролирующие тесты.

Аппаратный контроль – это такой контроль, который функционирует непрерывно а процессе всего времени работы системы параллельно с решением основной задачи и реализуется посредством введенного ее структуру контрольного оборудования.

К достоинствам аппаратного контроля можно отнести:

· Его непрерывность, способность обнаружить как неисправности (отказы), так и сбои в момент их возникновения;

· Способность автоматически локализировать место неисправности с точностью дол функционального узла;

· Способность устранять последействия сбоев непосредственно в процессе вычисления автоматическим переводом в режим повторения определенного участка программы;

· Возможность самоуправления.

Контроль по модулю является наиболее распространенным из всех методов аппаратного контроля. Он основан на использовании контрольных символов, являющихся остатками от деления данных чисел на некоторый модуль.

при контроле функционирования больших систем этот метод контроля обычно используют на этапах хранения, пересылки и переработки информации, представленной в дискретном виде. На любом из этапов контроль по модулю позволяет обнаружить одиночную ошибку с вероятностью, равной единице.

Контроль с использованием корректирующих кодов применяется в том случае, когда требуется осуществить не только обнаружение, но и исправление ошибки, которая может появиться при передаче двоичной информации. Корректирующие коды образуются путем добавления дополнительных контрольных разрядов ак информационным разрядам кода цикла или команды.

<Сущность метода состоит в установлении между информационными и контрольными результатами определенных зависимостей, по конкретному значению которых и восстанавливается значение информационных разрядов.>

Аппаратно-микропрограммной контроль используется как правило для оперативной проверки правильности реализации сложных программ обработки информации, когда вся программа может быть разбита на ряд независимых по контролю микропрограмм.

Мажоритарный контроль основан на принципах голосования «два из трух», «три из пяти» и т.д. и сводится к сравнению информации, получаемой на выходе идентичных устройств, включаемых параллельно и реализующих одну и ту же функцию. К недостаткамэтого метода следует отнести применение большого количества дополнительного оборудования.

Комбинированный контроль в различных сочетаниях может включать в себя как прямые, так и косвенные методы. Он наиболее характерен для больших систем, где главенствующая роль при реализации процедуры принятия решения отводится человеку.