РАЗДЕЛ 2
ЭЛЕКТРОВОЗ - КАК ОБЪЕКТ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
При решении задачи организации работы бортовой системы диагностирования электровоза необходимо: выполнить выбор рационального набора диагностических параметров, разработку алгоритмов поиска неисправности, определение периодичности контроля узлов.
Разработка диагностического обеспечения начинается с построения математической модели объекта контроля и ее дальнейшего анализа. Замена реального объекта математической моделью - этап, который необходимо выполнить для дальнейшего применения математических методов при исследовании объекта, так как экспериментальная проверка на стадии разработки диагностического обеспечения связана со значительными затратами.
2.1. Разработка диагностической модели электровоза постоянного тока
При составлении диагностических моделей чаще всего задаются моделью исправного объекта, по которой можно построить модели его неисправных состояний. Общим требованием к модели исправного объекта является требование с заданной точностью описывать объект и возможные его неисправности.
При составлении модели ОД его можно представить в виде "черного ящика" который характеризуется множеством входных сигналов Х(x1,x2... xn), множеством внутренних переменных У(у1,у2 ...уm) и множеством значений выходных параметров Z(z1,z2...zk). Уравнение (2.1) является математической моделью исправного объекта, отражающей взаимосвязь выходных параметров Z от входных переменных Х, начального значения Унач. внутренних переменных и от времени t [56]
(2.1)
Математическую модель ОД, реализующую зависимость (2.1), можно представить в табличной форме. Обозначим множество технических состояний объекта Е, каждому неисправному техническому состоянию ОД соответствует неисправность si из множества неисправностей S. Для любой неисправности из множества S существует хотя бы одна элементарная проверка ?i позволяющая различить неисправные состояния попарно. В каждой клетке (i,j) находящейся на пересечении столбца еi и строки ?i указывается результат Rij элементарной проверки ?i технического объекта находящегося в состоянии еi. Таблицу 2.1 называют таблицей функций неисправностей.
Таблица 2.1
Таблица функций неисправностей
RЕе0е1е2е3....еj...esП?1R1Ri1RsП?2...?iRjRij...?ПRпRiПRsп
Множество технических состояний Е включает в себя техническое состояние исправного объекта - е0 и множество технических состояний неисправного объекта е1 - es, количество неисправных технических состояний зависит от глубины диагноза. При построении таблицы функции неисправности используют правило (2.2)
К множеству П предъявляются требование обнаружения любой неисправности из множества S, то есть для любой неисправности найдется хотя бы одна элементарная проверка - такая, что , и требование различения всех неисправностей из множества S, т.е. для каждой пары неисправностей , , найдется хотя бы одна элементарная проверка - такая, что . Наличие у множества П свойства обнаружения неисправности равносильно тому, что любой столбец еk таблицы неисправностей отличается от каждого из остальных столбцов еi множества Е. Построенная в виде таблицы неисправностей диагностическая модель электровоза используется для построения алгоритмов диагностирования и выборе диагностируемых узлов.
При построении диагностической модели электровоза необходимо построить диагностические модели электрических цепей электровоза. Наиболее целесообразным представлением электрических схем в качестве ОД является функционально-логическая модель - некоторая совокупность блоков, соединенных между собой функциональными связями [58].
К логическим моделям, согласно [56,57], предъявляются следующие требования:
* Каждый узел представляется в виде блока, имеющего один выход и неограниченное число входов.
* Число блоков в модели не ограничено.
* Каждый блок может быть в одном из двух возможных состояний: работоспособном и не работоспособном.
* Отказы элементов возникают независимо.
* Недопустимое значение хотя бы одного входного сигнала приводит к появлению недопустимого выходного сигнала.
* Связи между функциональными блоками считаются абсолютно надежными.
* Выходы различных блоков не могут быть объединены.
* Для каждого блока считаются известными допустимые значения входных и выходных параметров.
Кроме того, в логических моделях наличие обратных связей недопустимо, так как в контурах с обратной связью нельзя выявить отказавший блок, то контуры с обратной связью представляются в модели как внешние выходы и входы.
2.2. Методика выбора диагностических параметров
Для выбора минимального числа проверок используется логический метод выбора диагностических признаков (ДП) представленный в [59]. По ТФН, согласно правилу (2.3), строится матрица различимостей В:
(2.3)
j=1,L 1?i
j - номер столбца ТФН.
Число столбцов матрицы В равно исходному числу проверок. Число строк матрицы различимостей В зависит от числа строк m исходного описания и вычисляется по формуле (2.4):
(2.4)
Для определения тупиковых покрытий Пт* на основании матрицы различимостей В составляется функция алгебры логики (2.5):
(2.5)
где ?S =??j?bsj = 1? - множество столбцов матрицы В, имеющих на пересечении с Sj строкой единицы.
В силу правила поглощения (2.6)
?j?(?j??r)= ?j (2.6)
некоторые из множеств Пs ?S?(1,N)? могут быть исключены из рассмотрения, так как являются поглощаемыми. В силу этого (2.5) преобразуется к виду:
, (2.7)
где ? - все множество тупиковых покрытий существующих для данной матрицы В.
Применение изложенной методики, с использовани