Методы и модели технической диагностики

Методы технического диагностирования обеспечивают надежность функционирования технических систем. Другими словами диагностирование – одна из важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.

Возможность обнаружения изменений технического состояния агрегата на ранней стадии их возникновения обусловлена достаточной параметрической избыточностью и медленно протекающими процессами снижения работоспособности. Например, установлено, что снижение работоспособности гидросистемы воздушного судна в связи с неисправностями в ее агрегатах в основном происходит в течение времени, превышающего в несколько раз продолжительность одного или нескольких полетов, а также интервалы между техническими обслуживаниями. Исключение составляют разрушения шлангов и трубопроводов при экстремальных нагружениях и отказы электрогидравлических кранов и золотниковых устройств вследствие отказов электропитания или грязевого защемления золотников. Аналогичным образом протекают процессы понижения работоспособности объектов сельскохозяйственных и транспортных машин, дорожных, строительных и подъемно-транспортных машин, морских судов, а также объектов, применяемых в других отраслях машиностроения [42, 43, 38].

Диагностирование осуществляется либо человеком непосредственно (например, внешним осмотром, "на слух"), либо при помощи аппаратуры.

Объект и средства его диагностирования в совокупности образуют систему диагностирования.

Взаимодействуя между собой, объект и средства реализуют некоторый алгоритм диагностирования.

Результатом является заключение о техническом состоянии объекта – технический диагноз, например: "радиоприёмник исправен", "станок неработоспособен", "в телевизоре отказал частотный детектор".

Различают виды тестового и функционального диагностирования.

Виды (и системы на их основе) первого типа применяют при изготовлении объекта, во время его ремонта и профилактики и при хранении, а также перед применением и после него, когда необходимы проверка исправности объекта или его работоспособности и поиск дефектов. В этом случае на объект диагностирования подаются специально организуемые тестовые воздействия.

Виды (и системы на их основе) второго типа применяют при использовании объекта по назначению, когда необходимы проверка правильности функционирования и поиск дефектов, нарушающих последнее. При этом на объект поступают только предусмотренные его алгоритмом функционирования (рабочие) воздействия.

Разработка и создание технологий (систем) диагностирования включают:

- изучение объекта, его возможных дефектов и их признаков;

- составление математических (диагностических) моделей (формализованного описания) исправного (работоспособного) объекта и того же объекта в неисправных (неработоспособных) состояниях;

- построение алгоритмов диагностирования;

- отладку и опробование технологии (системы).

В изучении объектов большое значение имеет их классификация по различным признакам, например, по характеру изменения значений параметров, по виду потребляемой энергии и т. п.

Изучение дефектов проводится с целью определения их природы, причин и вероятностей возникновения, физических условий их проявления, условий обнаружения и т. п. Начать 26/11/2016

Математическая (диагностическая) модель объекта диагностирования (детерминированная или вероятностная) – описание объекта в исправном и в неисправном его состояниях в виде формальных зависимостей между возможными воздействиями на объект и его реакциями на эти воздействия. Модели (даже исправных объектов), используемые при диагностировании, могут отличаться от моделей, используемых при проектировании тех же объектов.

Алгоритм диагностирования предусматривает выполнение некоторой условной или безусловной последовательности определённых экспериментов с объектом.

Эксперимент характеризуется тестовым или рабочим воздействием и составом контролируемых признаков, определяющих реакцию объекта на воздействие.

Различают алгоритмы проверки и алгоритмы поиска.

Алгоритмы проверки позволяют обнаружить наличие дефектов, нарушающих исправность объекта, его работоспособность или правильность функционирования.

По результатам экспериментов, проведённых в соответствии с алгоритмом поиска, можно указать, какой дефект или группа дефектов (из числа рассматриваемых) имеются в объекте.

Средства диагностирования являются носителями алгоритмов диагностирования, хранят возможные реакции объекта на воздействия, вырабатывают и подают на объект тестовые воздействия, "читают" фактические реакции объекта и ставят диагноз, сравнивая фактические реакции с возможными. Их делят на аппаратурные, программные и программно-аппаратурные (средства двух последних категорий применяют для диагностирования технического состояния ЭВМ, работающих по сменной программе).

Аппаратурные средства бывают внешние (по отношению к объекту) и встроенные. Первые применяются в основном в системах тестового, вторые – функционального диагностирования. Внешние аппаратурные средства могут быть автоматическими, автоматизированными или с ручным управлением, универсальными или специализированными.

В целом подмножество исправных состояний Е' объекта (системы, агрегата) включает все состояния, при которых объект выполняет возложенные на него функции, а его выходные параметры и характеристики полностью соответствуют техническим условиям (ТУ). Каждое из состояний в этом подмножестве различается степенью или запасом работоспособности, который характеризуется приближением состояния системы к предельно допустимому.

Переход из одного состояния в другое в подмножестве  обусловлен возникновением изменений в объекте, которые, однако, не приводят к выходу его параметров за пределы ТУ, т. е. не вызывают перехода его состояния в подмножество .

Подмножество  включает состояния, соответствующие возникновению в объекте неисправностей, приводящих к увеличению (уменьшению) значений функциональных параметров по сравнению с требованиями ТУ или потере объектом работоспособности. Мощность подмножества  определяется числом неисправностей, которые можно обнаружить по соответствующим признакам.

Таким образом, задачи проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиска неисправности представляют собой частные случаи общей задачи диагностики объектов.