Planning of the diagnostic experiment in the localization of troubleshooting failures of single-free systems

Abstract

Formalized conditions for carrying out a diagnostic experiment associated with the identification of faulty fragments (subschemes) of inertial-free systems are obtained. The diagnostic experiment is reduced to computational procedures for localization of faulty subschemes, which are based on testing hypotheses that the characteristics of the allocated subschemes have changed. Hypotheses are formulated in such a way as to ensure the detection of parametric and structural faults. The first, for example, may include changing the resistance of the circuit, and the second - an open or short circuit. When the system is divided into subschemes, the latter are selected from the condition of their parametric identifiably, i.e. The situation when, based on the known parameters of the remaining subschemes, as well as the input and output signals in the whole system, it is possible to determine the parameters of the subscheme under consideration. Planning a diagnostic experiment is as follows. Assuming a linear relationship between the parameters of the allocated subscheme Si and the output signals of the system, a verification matrix F is created in advance, which determines the interrelation of the indicated parameters and signals, considering the serviceability of the subscheme under consideration. In the event of a malfunction, the verification matrix F changes, which allows to determine the nonconformity matrix q , on the basis of which analysis it is possible to obtain an estimate ΔSˆ i of the parameters ΔS i of the subscheme Si under consideration, as a result of which it is concluded that it is serviceable. Procedures for testing hypotheses on the health of the subschemes of the inertial-free system for cases of parametric and structural faults are of an identical nature. The principal difference between experiment planning and structural faults from planning for parametric faults is that for parametric faults the value ΔS i does not depend on the input signals of the system, while for structural faults  the value ΔS i depends on the input signals of the system, in an unknown way.

Отримано формалізовані умови проведення діагностичного експерименту. пов’язаного з виявленням несправних фрагментів (підсхем) безінерційних систем. Діагностичний експеримент зведено при цьому до обчислювальних процедур локалізації несправних підсхем, в основу яких (процедур) покладено перевірку гіпотез про те, що змінилися характеристики виділених підсхем. Гіпотези формулюються таким чином, щоб забезпечити виявлення параметричних та структурних несправностей. До перших, наприклад, можуть відноситися зміни опору ділянки ланцюга, а до других  обрив або коротке замикання. При розбитті системи на підсхеми, останні обираються за умови можливості їх параметричної ідентифікації. Тобто ситуації, коли по відомих параметрах інших підсхем, а також вхідних та вихідних сигналах системи в цілому, можна визначити параметри підсхеми, яка розглядається. Планування діагностичного експерименту полягає у наступному. Передбачаючи лінійну залежність між параметрами виділеної підсхеми Si та вихідними сигналами системи, завчасно складається перевірочна матриця F , яка визначає взаємозв’язок вказаних параметрів та сигналів, враховуючи справність підсхеми, що розглядається. При виникненні несправностей перевірочна матриця F змінюється, що дозволяє визначити матрицю невідповідності q , на підставі аналізу якої можна отримати оцінку ρˆ i параметрів ρi підсхеми Si , яка розглядається. В результаті даного аналізу робиться висновок щодо працездатності підсхеми Si . Процедури перевірки гіпотез щодо справності підсхем без інерційної системи для випадків параметричних та структурних несправностей мають ідентичний характер. Принципова відмінність планування експериментів при структурних несправностях від планування при параметричних несправностях полягає у тому, що при параметричних несправностях величина ρi не залежить від вхідних сигналів системи, а при структурних  величина ρi залежить від вхідних сигналів системи, причому невідомим чином.

Получены формализованные условия проведения диагностического эксперимента, связанного с выявлением неисправных фрагментов (подсхем) безынерционных систем. Диагностический эксперимент сводится при этом к вычислительным процедурам локализации неисправных подсхем, в основу которых (процедур) положена проверка гипотез о том, что изменились характеристики выделенных подсхем. Гипотезы формулируются таким образом, чтобы обеспечить выявление параметрических и структурных неисправностей. К первым, например, могут относиться изменение сопротивления участка цепи, а ко вторым  обрыв или короткое замыкание. При разбиении системы на подсхемы, последние выбираются из условия их параметрической идентифицируемости, т.е. ситуации, когда по известным параметрам остальных подсхем, а также входным и выходным сигналам в целом системы, можно определить параметры рассматриваемой подсхемы. Планирование диагностического эксперимента состоит в следующем. Предполагая линейную зависимость между параметрами выделенной подсхемы Si и выходными сигналами системы, заранее составляется проверочная матрица F , определяющая взаимосвязь указанных параметров и сигналов, учитывая исправность рассматриваемой подсхемы. При возникновении неисправности проверочная матрица F изменяется, что позволяет определить матрицу несоответствия q , на основании анализа которой можно получить оценку Δpˆ i параметров Δp i рассматриваемой подсхемы Si , в результате чего сделать заключение об ее исправности. Процедуры проверки гипотез об исправности подсхем безынерционной системы для случаев параметрических и структурных неисправностях имеют идентичный характер. Принципиальное отличие планирования эксперимента при структурных неисправностях от планирования при параметрических неисправностях состоит в том, что при параметрических неисправностях величина Δp i не зависит от входных сигналов системы, а при структурных  величина Δp i зависит от входных сигналов системы, причем неизвестным образом.