Что значит разработать систему диагностирования по пунктам

Этапы создания систем технического диагностирования.

Лекция 16.

Основы технической диагностики автомобилей(ч.2).

Этапы создания систем технического диагностирования.

Определение системы диагностирования как совокупности объекта, средства и алгоритма диагностирования направлено на повышение контролепригодности, разработку и широкое внед­рение новых эффективных методов и средств диагностирования.

Для обеспечения рационального взаимодействия объекта и средств диагностирования в составе системы диагностирования необходимо осуществить ряд процедур, входящих в следующие этапы:

¾ сбор и изучение априорных данных о характерных повреждениях и дефектах аналогичных по конструкции и назначению изделий;

¾ анализ физических процессов, происходящих в объекте диагностирования;

¾ разработка модели объекта диагностирования, выбор метода и формирование алгоритма диагностирования;

¾ разработка конструктивных требований к изделию с целью обеспечения его диагностирования;

¾ выбор или разработка средств диагностирования и устройств их сопряжения с объектом диагностирования;

¾ испытание систем диагностирования для выявления их надежности в работе, точности и достоверности получаемых результатов и т.п.;

¾ оценка технико-экономических показателей применения системы диагностирования.

Такая последовательность этапов создания системы позволяет уже на стадии проектирования объекта придать ему свойство диагностируемости. Это свойство характеризуется схемной и конструктивной приспособленностью объекта к использованию заданных методов и средств диагностирования.

Перейдем к рассмотрению содержания основных из перечисленных этапов.

а) Сбор и изучение априорных данных.

Работы, проводимые на этом этапе позволяют оценить закономерности тех или иных неисправностей, установить целесообразность их выявления и устранения на стадиях производства, эксплуатации или ремонта изделия. Как правило эта информация получается при эксплуатации изделий на испытательных полигонах. Здесь разрабатываются карты надежности изделия, которые характеризуют вероятность безотказной работы и ресурсы критических по надежности его составных частей. Полученные законы распределения позволяют определить какие части изделия должны быть диагностируемы в первую очередь и какова его периодичность по наработке.

б) Анализ физических процессов.

Позволяет выявить физическую сущность явлений, происходящих в объекте, представить себе механизм возникновения повреждений и дефектов, выявить и оценить признаки их появления.

По мере наработки объекта его работоспособность снижается. Значение структурного параметра каждого элемента стремится к пределу, например, предельному зазору в сопряжении, предельному значению жесткости и т.п. Графики характерных процессов изнашивания элемента от наработки приведены на рис. 3.13.

Период естественного изнашивания характеризуется, как правило, монотонным изменением структурного параметра. Это позволяет оценить фактическое состояние элемента с помощью диагностирования на основе проведенных исследований. Таким путем можно предотвратить постепенный отказ. Внезапному отказу элемента закономерное изменение параметра, как правило, не предшествует, т.е. он непредсказуем. Однако, деление отказов на внезапные и постепенные условно и зависит от уровня знаний закономерностей изменения параметра состояния, контрольно-диагностических средств и экономической целесообразности их применения. Графики, представленные на рис. 3.13 могут быть аппроксимированы функцией вида:

где V и a – опытные коэффициенты.

в) Разработка модели, выбор метода и алгоритма диагностирования.

Для решения этой задачи строится функционально-структурная схема объекта, в которой часть конструктивных элементов, непосредственно влияющих на. рабочую функцию обособлена. Такой подход способствует правильному выбору функционального и тестового диагностирования объекта.

Для дизельного ДВС функционально-структурная схема, являющаяся его моделью, используемой для диагностирования, может быть представлена в виде графа (рис. 3.14).

С корневой вершиной сопоставлен ДВС в целом, с вершинами I уровня (ранга) – процесс энергопреобразования (его показатели и механизмы): 1 – эффективная мощность двигателя; 2 – удельный расход топлива; 3 – система смазки; 4 –система охлаждения; 5 – система пуска; 6 – кривошипно-шатунный механизм; 7 – газораспределительный механизм.

Для обеспечения рабочего процесса (II уровень) в двигателе необходима подача в его цилиндр топлива (8), воздуха (9), обеспечение герметичности камеры сгорания (10) и т.д. Рабочий процесс реализуется с помощью соответствующих приборов и узлов (II уровень), например, 11 – топливный насос высокого давления, 12 – форсунка и т.п., а также других элементов (IV уровень), например, 17 – плунжерная пара; 18 – нагнетательный клапан и т.п.

Число уровней может быть увеличено. Например, к V уровню можно отнести величины износов, т.е. численные значения структурных параметров от номинального до предельного состояния, различимые с помощью диагностического средства. К другим уровням можно отнести возможные причины износов, их характер и т.д., т.е. все то, что представляет интерес при определении технического состояния объекта и оценке количества необходимой информации для его диагностирования.

Рассмотренная функционально-структурная схема ДВС является его моделью, используемой при диагностике. Она представляет двигатель как сложную систему с взаимосвязанными элементами и позволяет рассчитать неопределенность (энтропию) его технического состояния, а, следовательно, необходимое и достаточное количество информации для поиска эффекта с заданной глубиной, обосновать методы и алгоритм диагностирования.

г). Разработка конструктивных требований к объекту.

Обеспечивает заданный уровень диагностируемости (контролепри-годности), решая задачу приспособленности объекта к оценке технического состояния с определенной точностью и с малыми затратами времени. Например, для ДВС, функционально-структурная схема которого приведена на рис. 3.14, должна быть обеспечена диагностируемостью I уровня (мощность, удельный расход топлива, общее состояние механизмов и систем) за счет встроенных или легко подключаемых средств диагностирования массового выпуска. Это позволит, во-первых, при производстве автомобиля легко и просто оценить качество его силового агрегата, во-вторых, на стадии эксплуатации обнаружить появление скрытых дефектов, выбрать режимы работы обеспечивающие эффективное использование мощности двигателя; в-третьих, своевременно отправить автомобиль или только двигатель в ремонт, а также проверить качество его выполнения. Вследствие такой важности диагностирования на I уровне его контролепригодность по обобщенным интегральным диагностическим признакам и параметрам должна быть высокой. На II и III уровнях она может быть несколько меньшей, т.к. потребности выхода на эти уровни возникают только у тех объектов, у которых показатели I уровня вышли за пределы допустимого. Требования контролепригодности здесь могут ограничиться легко подключаемыми средствами диагностирования массового производства. Особые требования должны предъявляться к диагностируемости по IV уровню. Здесь располагаются независимые структурные параметры, изменение каждого из которых может вызвать отказ всего двигателя. Низкая контролепригодность по этому уровню не сможет обеспечить с высокой точностью и достоверностью определение технического состояния большого числа параметров в ограниченные сроки.

Источник

Системы технического диагностирования

Система техни­ческого диагностирования – это совокупность аппаратных, программных средств и объекта, необ­ходимых для проведения диагностирования по правилам, установ­ленным нор­мативно-технической и/или конструкторской (проектной) документацией.

Системы диагностирования подразделяются на системы тестового и функционального диагностирования.

Тестовое диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью специ­альных тестовых воздействий и позволяющее проверить параметры объекта и причины их отклонения от заданных значений.

Функциональное диагностирование – это диагностирование объекта, производимое с помощью рабочих воздействий, которые позволяют контролировать исполнение объектом заданных функций при заданных параметрах и выявить причины нарушения его функционирования.

Структурная схема системы тестового диагностирования показана на рис. 10.1.

Рис. 10.1 Структурная схема системы тестового диагностирования

По командам блока управления (БУ), хранящего алгоритм диагностирования, источник воздей­ствий (ИВ) вырабатывает воздействия элементарных проверок и в соот­ветствии с алгоритмом диагностирования в определенной последовательности подает их че­рез устройство связи (УС) на объект диагностирования (ОД), а также, возможно, на физическую модель (ФМ) объекта. Если данная система решает задачу проверки исправности объек­та, то реализация физической модели сводится к представлению функции

, (10.13)

для всех . Для этого случая рядом с выходом физической модели указано множество сигналов .

При поиске неисправностей объекта возможны разные варианты организа­ции процесса тестового диагностирования. Если до реализации процесса неизвестно, ис­правен объект или неисправен, то в физической модели должны быть представле­ны как зависимость (10.13), так и зависимости:

. (10.14)

для всех и всех , т.е. множество выходных сигналов физической мо­дели образуют множества и .

Как правило, процесс тестового диагностирования организуется в два этапа: сначала реализу­ется алгоритм проверки исправности объекта и только в случае получения резуль­тата проверки «объект неисправен» происходит переход к реализации алгоритма поиска не­исправностей. При наличии предварительной информации о том, что объект не­исправен, для решения задачи поиска неисправностей достаточно, чтобы физиче­ская модель реализовала только зависимости (10.14), т.е. выдавала множество сиг­налов .

Таким образом, физическая модель объекта выдает информацию о возмож­ных технических состояниях объекта в виде возможных результатов , эле­ментарных проверок из множества D. Эта информация поступает в блок расшиф­ровки результатов (БРР).

Ответами объекта диагностирования на воздействия являются фактические ре­зультаты элементарных проверок . Эти результаты через устройство связи (УС) поступают на измерительное устройство (ИУ) и затем с выхода по­следнего (в некоторой, возможно, преобразованной форме) – на вход блока расшиф­ровки результатов. Обратная связь между блоком расшифровки результатов (БРР) и блоком управления (БУ) выполняется тогда, когда реализуемый в системе алгоритм диагностирования представляет собой услов­ную последовательность элементарных проверок. В этом случае очередная эле­ментарная проверка из множества D назначается в зависимости от фактических результатов предшествующих ей элементарных проверок.

В блоке расшифровки результатов производится сопоставление возможных и и фактических результатов элементарных проверок, назначаются очередные элементарные проверки и формируются результаты диагностирования.

Структурная схема системы функционального диагностирования показана на рис.10.2.

Характерной особенностью таких систем, как уже отмечалось, является от­сутствие в средствах диагностирования источника (тестовых) воздействий. В данном случае объект в процессе диагностирования применяется по своему назначению или находит­ся в режиме имитации такого применения: воздействия являются рабочими и поступают на основные входы объекта. С объекта снимаются, во-первых, сигналы управления (они обозна­чены символом ) средствами диагностирования и, во-вторых, сигналы ответов объекта на воздействия . Сигналы используются, когда имеется необходимость управ­ления физической моделью (ФМ) и блоком управления (БУ) в зависимости от режима работы объекта. Блок управления по сигналам , а также, возможно, по сигна­лам обратной связи от блока расшифровки результатов (БРР) осуществляет комму­тацию каналов в устройстве связи (УС). Если на систему функционального диагностирования возложены также функции защиты объекта, то (БРР) выдает команды на управ­ление объектом.

Как и в системах тестового диагностирования, блок расшифровки результатов (БРР) производит сопоставление фактических результатов элементарных проверок с возможными результатами и , выдаваемыми физической моделью. Когда система решает задачу проверки правильности функционирования объекта, доста­точно, чтобы физическая модель хранила и выдавала только множество ре­зультатов. При поиске неисправностей необходимо знание также результатов .

Таблица функций неисправностей (ТФН)

Представим яв­ную модель объекта диагностирования в виде таблице функций неисправностей (ТФН) (табл. 10.1), где E – множество состояний объекта ; S – множество неисправностей объекта ; R – множество всех результатов проверок , .

Каждому неисправному состоянию , соответствует определённая неисправ­ность , поэтому часто в ТФН вместо набора технических состояний объекта E фигурирует набор неисправностей S.

Общий вид таблицы функций неисправностей (ТФН)

Множество состояний объекта E
		……………		……………
Множество элементарных проверок D				……………		……………
…	…	…	……………	……………	…
			……………		……………
…	…	…	……………	…	……………	…
			……………		……………

Непосредственное использование данной таблицы часто бывает затруднен­но, по причине высокой её размерности. Однако как универсальная матема­тическая модель объекта диагностирования она очень наглядна и удобна для процедур по­строения и реализации алгоритмов диагностирования.

ТФН эквивалентна заданию системы функций (10.13) и (10.14). Столбец e задает поведение исправного объекта, т.е. функцию (10.13), а остальные ее столбцы – поведения неисправного объекта, т.е. функцию (10.14).

Для определенности примем, что множество D обладает свойством обнару­жения неисправностей из множества S, т.е. для любой неисправности най­дется хотя бы одна элементарная проверка , – такая, что , а также свойством различения всех неисправностей из множества S, т.е. для каждой пары неисправностей , , , найдется хотя бы одна элементарная проверка , такая, что .

Как всякая математическая модель объекта диагностирования ТФН используется для построения алгоритмов диагностирования.

Основу любого алгоритма диагностирования составляет совокупность (множество) D входящих в него элементарных проверок. Для того чтобы обеспечить требуемую глубину диагноза, эта совокупность должна различать каждую пару технических состояний, принадлежащих разным подмножествам и , хотя может не различать любую пару технических состояний, принадлежащих одному и тому же подмножеству . Первое условие означает, что для каждой пары технических со­стояний , , принадлежащих разным подмножествам и , среди элемен­тарных проверок совокупности D найдется хотя бы одна элементарная проверка , результаты и которой различны, т.е. . Совокупность D эле­ментарных проверок алгоритма диагностирования называется полной, если она обес­печивает проведение диагностирования либо с заданной глубиной, либо с глубиной обес­печиваемой множеством D всех допустимых элементарных проверок. Совокуп­ность D называется не избыточной, если удаление из нее одной элементарной проверки ведет к уменьшению глубины диагностирования.

Построение по ТФН всех полных не избыточ­ных совокупностей элементарных проверок D можно осуществить в два этапа:

1 Необходимо просмотреть все возможные неупорядоченные пары столбцов таблицы и выделить пары , технических состояний, принадлежащих разным подмноже­ствам и , и для каждой пары выбрать совокупность элементарных проверок D результаты которых и для технических состояний и различны.

2 Перебором всех полученных на первом этапе подмножеств элементарных проверок, необходимо выбрать совокупности D, чтобы в ка­ждой из них была хотя бы одна элементарная проверка принадлежащая каждому из выделенных подмножеств.

Источник