Алгоритмы поиска дефектов

Одной из задач диагностирования при ремонте является обнаружение возникших дефектов. В ряде случаев неработоспособный элемент конструкции объекта диагностирования однозначно определяется по отклонению одного из диагностических параметров или при осмотре. Однако, как правило, отказ объекта приводит к изменению функционирования ряда систем, и установить дефект без проведения специальных процедур его поиска невозможно.

Решение задачи поиска возникшего дефекта, в отличии от задачи контроля работоспособности, требует более длительного анализа объекта диагностирования или его модели. При этом степень детализации определяется заданной глубиной поиска дефекта, т.е. указанием части объекта диагностирования (структурной единицы), с точностью, до которой находится место дефекта. Таким образом, если задается глубина поиска дефекта, то объект диагностирования может быть представлен множеством из взаимосвязанных частей объекта диагностирования.

Поиск дефекта осуществляется по алгоритму, включающему определенную совокупность проверок. При этом проверкой называется оценивание состояния структурной единицы по ее входу или выходу объекта диагностирования. Множество состояний в общем случае больше числа проверок, поскольку при выполнении одной проверки может быть найдено больше одного дефекта. Каждая проверка требует определенных затрат. При построении алгоритма поиска дефекта необходимо выбрать такую последовательность проверок, которая позволяет найти дефект с наименьшими потерями.

Поскольку каждая проверка делит пространство состояний на две части (включающая и не включающая искомое состояние), то в результате выполнения последовательности проверок поиск приводит к определенному состоянию, соответствующему обнаружению структурной единицы, которая отказала. Последовательность выполнения проверок при поиске дефектов может быть представлена в виде графа (дерева), где вершинами являются проверки, а ветви указывают направление перехода в зависимости от результата проверки, конечные вершины – обнаруживаемые дефекты.

После выполнения первой проверки возникает вопрос: “Что дальше?”, ответ на который зависит от результата первой проверки. В этом случае возможно только два результата: удовлетворительной (+) и неудовлетворительной (-) работы проверяемой структурной единицы. В последнем случае структурная единица либо совсем не работает, либо работает с ухудшенными показателями. В любом случае полученный результат укажет на следующую проверку.

Существуют три вида алгоритмов поиска: последовательные, параллельные и комбинированные.

При последовательном поиске каждая проверка выделяет в пространстве поиска один дефект. Удовлетворить это условие можно для объекта диагностирования, представленного в виде последовательной схемы соединения структурных единиц, когда известно, что на вход подается штатный сигнал, а по выходному сигналу можно определить наличие в объекте диагностирования дефекта двумя путями: от начала к концу и от конца к началу.

Рассмотрим алгоритм поиска дефекта представленный на рисунке 1 (а).

Рисунок 1 – Алгоритм поиска дефектов

В первом случае необходимо выполнить проверку π₁ в точке A, т.к. она не позволит исключить сразу один элемент (структурную единицу 1). Если сигнал в допустимых пределах, то проверку π₂ следует выполнить в точке B, которая позволит определить состояние структурного элемента 2, если результат проверки отрицательный, то дефект в рассматриваемом элементе. Если положительный, то необходимо выполнить проверку π₃ в точке C. Если результат проверки положительный, то дефект в структурном элементе 4, в противном случае – дефект в структурном элементе 3. Алгоритм поиска представлен на рисунке 1 (б).

Во втором случае (от конца к началу), если результат проверки π₁ в точке C отрицательный, то следующую проверку π₂ необходимо выполнить в точке B. При положительном результате – дефект в структурном элементе 3, при отрицательном выполняется проверка π₃. По результатам этой проверки отыскивается дефект либо в структурной единице 1, либо в структурной единице 2. Алгоритм поиска представлен на рисунке 1 (в).

Число проверок N для нахождения всех дефектов определяется соотношением ; n – число структурных единиц объекта.

На рисунке 2 приведен пример графа поиска дефектов газотурбинного двигателя (ГТД), в соответствии с которым поэлементная проверка узлов двигателя осуществляется в последовательности: турбина, компрессор, камера сгорания. Если проверяемый узел конструкции машины оказался работоспособным, то переходят к проверке следующего узла.

Рисунок 2 – Граф (дерево) поиска дефектов в ГТД

S_т – турбина; S₁ – лопатка; S₂ – газовый тракт; S₃ – выходное устройство; S_к – компрессор; S₄ – лопатка; S₅ – воздушный тракт; S₆ – диффузор; S_кс – камера сгорания; S₇ – форсунка; S₈ – завихритель; S₉ – жаровая труба; S₁₀ – газовая труба.

При параллельном поиске объект диагностирования каждой проверкой разбивается на две равные или почти равные части, если соответственно в объекте четное или нечетное число структурных единиц.

Так, для объекта диагностирования из четырех структурных единиц (рисунок 3 а).

Рисунок 3 – Алгоритм поиска дефектов

При реализации параллельного поиска первая проверка π₁ выполняется в точке B. Если результат отрицательный, то следующая проверка π₂ выполняется в точке A, в результате чего определяется место нахождения дефекта (структурная единица 1 или структурная единица 2). В противном случае назначается проверка π₃ в точке C, позволяющая определить дефект в структурной единице 3 или структурной единице 4. Алгоритм приведен на рисунке 2(б).

Число проверок N, необходимых для нахождения всех дефектов через число структурных единиц, можно определить по формуле:

Полученное значение округляется до большего целого числа. При n=4, требуется две проверки, при n=8 – три проверки.

При комбинированном поиске имеет место сочетание последовательного и параллельного алгоритмов. Алгоритмы поиска дефектов могут быть построены на основе анализа структуры объекта или использования показателей, характеризующих надежность структурных единиц.

Поиск по сайту: